JPH11213920A

JPH11213920A - 電界放出型デバイスのゲッター装置

Info

Publication number: JPH11213920A
Application number: JP1437498A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tonegawa; 武利根川; Gentaro Tanaka; 源太郎田中; Yuji Uchida; 裕治内田; Yuichi Kogure; 雄一小暮
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電界放出型デバイスの真空度を向上させる。【解決手段】電界放出素子が形成されているカソード
側基板２と、電子放出方向に所定間隔をおいて配置され
アノード側基板１と、排気管に連通する孔を有するゲッ
ター室３を備えている真空容器において、ゲッター室３
内に蒸発型ゲッター４と、この蒸発型ゲッター４に対向
するようにゲッター基板１０を中空状態で収納し、蒸発
型ゲッター４を加熱することによってゲッター基板１０
の表面にゲッタミラー面１０ｍが形成されるようにした
ものである。高温度でのベーキングを行っても、ゲッタ
ーミラー面の温度上昇は少なくなり、ゲッターミラーに
よる残留ガスの吸着機能が劣化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源として電界
放出素子（電界放出カソード）が内蔵されている真空容
器のゲッター室に関わり、特に、電界放出型装置（Ｆｉ
ｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅ、以下、ＦＥ
Ｄという）に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ガラス等の真空容器に微少な電界
放出素子を多数個内蔵し、ミクロンサイズの真空微細構
造を集積した電界放出電子機器が真空マイクロエレクト
ロニクスとして注目されている。このような真空マイク
ロエレクトロニクス技術の応用として、薄型のフラット
パネル構造の電界放出表示装置、電界放出素子を能動素
子として磁気等を検出する各種センサ、撮像管、および
リソグラフィー用電子ビーム装置などが応用電界放出デ
バイスとして研究開発がなされている。

【０００３】電界放出素子を使用した薄型フラットパネ
ル表示装置は、１つの画素に複数の微小冷陰極（エミッ
タ）を対応させたものである。この微小冷陰極としては
先端が鋭角に形成されている電界放出素子、ＭＩＭ型電
子放出素子、表面伝導型電子放出素子、ＰＮ接合型電子
放出素子などを用いた各種のものが提案されている。こ
れらのうち、最も代表的なものは、日経エレクトロニク
ス，Ｎｏ．６５４（１９９６．１．２９）ｐ．８９−９
８等に記載されているような、電界放出カソードを用い
たＦＥＤであり、その一例として、スピント（Ｓｐｉｎ
ｄｔ）型と呼ばれる電界放出素子（ＦＥＣ）が知られて
いる。

【０００４】このスピント型の電界放出素子はカソード
基板上にカソード電極がストライプ状に設けられ、その
上に絶縁層が一面に形成されている。絶縁層の上にゲー
ト電極が、カソード電極と直交する方向にストライプ状
に形成されている。また、各カソード電極と各ゲート電
極とが交差する部分において、ゲート電極およびその下
の絶縁層を貫通する複数の開口部が設けられている。こ
の中には、カソード電極上にコーン状のエミッタが形成
されている。カソード電極と絶縁層の間に抵抗層を形成
する場合もある。このような構成において、電界放出素
子と対向する位置に配置されるアノード電極にアノード
電圧を供給しておき、ゲート電極の各ストライプを順次
走査しつつ、カソード電極の各ストライプにそれぞれ画
像信号を供給することにより、コーン状のエミッタから
電子が放出され、アノード電極に設けられた蛍光体が発
光することにより表示動作が行なわれる。

【０００５】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、このよう
な表示装置の外周器の側面、上面、及び下面からみた概
要を示す図である。図中、１はアノード側のガラス基板
（以下、アノード側基板という）、２はカソード側のガ
ラス基板（以下、カソード側基板という）を示し、これ
らの基板の対向する空間には前記したミクロンサイズの
電界放出素子と、アノード電極がそれぞれの基板の内側
に形成されている。３はゲッター室でその底面に内部を
真空に引くための排気管３ａが設けられている（Ｐ管と
呼ばれる）、４は蒸発型のゲッター材料であってこのゲ
ッター材料を高温でフラッシュすることにより真空状態
を高度に保つことができるようになされている。カソー
ド側基板２とアノード側基板１とが微少間隔、約２００
μｍ〜５００μｍ離隔されて、相互にずらして対向させ
て配置させている。その結果、両方の基板の対向してい
ない部分２ｘおよび２ｙの部分に前記した電界放出素子
のカソード電極引き出しリード部、及びゲート電極引き
出しリード部を配置することができる。また、カラー表
示を行う場合はアノード側基板１にも突出した部分が形
成されるように切り出すことにより、図示されていない
がこの部分にもアノード電極引き出し部を配置すること
ができる。本例の場合は、突き出したカソード側基板２
の一部を覆うような配置で、矩形状のゲッター室３が設
けられている。カソード側基板２とアノード側基板１と
は、ゲッター室３の部分を除き、周辺部分をフリットガ
ラスなどのシール部材６により封着されていれ、このゲ
ッター室３には、図示されていない連通孔を介して排気
管３ａが結合され、真空ポンプで内部の気体を排気する
ようになされている。

【０００６】このような真空外周器においては、カソー
ド側基板２とアノード側基板１とが微少間隔離隔されて
配置されているが、その間の空間を高い真空度で真空に
する必要がある。そのため、ゲッター室３の中には蒸発
型のゲッター４が載置され、このゲッター４を外部から
高温で加熱することによってゲッターを蒸発し、排気工
程後に残存しているガス、およびその後、浸透及び内部
の電子材料等から発散する残留ガスを吸着させるための
ゲッタミラー５が、ゲッターボックス３の一面に形成さ
れるようにしている。

【０００７】リング状に形成されている蒸発型のゲッタ
ー４は、例えば、ＢａＡｌ₄の粉末がリング状の金属ケ
ースに入れられたもので、真空気密容器の外側から高周
波を印加して金属リングに渦電流を流して高周波加熱
し、ＢａＡｌ₄からＢａを蒸発させ真空気密容器の内部
壁面にゲッターミラー５（鏡面）を蒸着させる。電界放
出カソードが駆動されているときには、内壁に吸蔵され
ていた微小なガスが放出されて内部を汚染したり真空度
を低減させるため、このゲッターミラーが放出されたガ
スを吸着して真空気密容器内部を清浄かつ真空に保持す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
フラット型の表示装置の場合は、リング状蒸発型ゲッタ
ー４は、例えば、直径が約７ｍｍφ、厚さが約１ｍｍ程
度であり、加熱時に所定の角度で蒸発拡散するため、内
部壁面までの距離を十分取らないとゲッターミラー５の
蒸着面積を十分にとれない。

【０００９】また、良く知られているようにゲッターフ
ラッシュを行った後に、真空容器全体を例えば２００度
（℃）程度のオーブンに約２時間ぐらい入れて、真空容
器内に残留しているガスを吸着させることにより、さら
に真空度を向上させる工程をとっているが、このような
薄型の真空容器の場合は、特に加熱温度が２００度程度
では真空容器内の各種の材料の表面及び内部に浸透して
いる残留ガス、特に水素、水成分を引きだして十分にゲ
ッターミラーで吸着させることは困難である。そこで、
ベーキングの際に加熱温度を高くすると非常に有効に真
空度を高くすることができる。例えば３００度で１０時
間のベーキングを行うと真空度の向上に有効であり、さ
らに、例えば３８０度にすると１時間のベーキングで先
の場合よりさらに有効になるという実験もあるが、容器
自体が高温になりすぎるとゲッタミラーとして付着して
いるバリュームＢａが酸化して、ＢａＯやＢａＯＨに変
化し吸着力を劣化するという問題が生じる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した問題点
を解消するために電界放出素子が形成されている第１の
基板と、該第１の基板に対し電子放出方向に所定間隔を
おいて配置され第２の基板と、前記第１の基板および前
記第２の基板の端部に配置され、排気管に連通する孔を
有するゲッター室を備えている真空容器において、前記
ゲッター室内に蒸発型ゲッターと、該蒸発型ゲッターに
対向するようにゲッター基板を懸架して収納し、前記蒸
発型ゲッターを加熱することによって前記ゲッター基板
にゲッタミラー面が形成されるようにしたものである。

【００１１】また、本発明の第２の発明は上記ゲッター
として通電型のゲッターを使用することによって、蒸着
されたゲッタミラーの面積を広くしたり、またゲッター
の蒸着面にあらかじ凹凸状の粗面を形成しておくことに
より、ゲッター蒸着面をより広くできるようにしてい
る。

【００１２】ゲッター室内のゲッター、及びゲッター蒸
着面となるゲッター基板をゲッター室内において中空状
態に懸架しておくことにより、真空排気後に行われるベ
ーキングにおいて、温度を３００度（℃）以上に高くし
ても、ゲッタミラー面そのものは低い温度に保つことが
でき、高温によって劣化するゲッター面の性能を低下す
ることなく真空度を高い状態に維持することができるよ
うになる。

【００１３】また、本発明の第２番目の発明の場合は、
通電型のゲッターを使用してゲッターを広い基板上に拡
散しながら蒸着を行うようにしているので、さらにゲッ
ター面の吸着面積が増大し、高真空度の真空容器を形成
することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の電界放出型電子機
器のゲッター室の概要を示す概要図であって、図４の符
号と同一部分は同一の符号とされている。この図におい
て、３はアノード側の基板１とカソード側の基板２の端
面を封着するように形成されているガラス製のゲッター
室を示している。そしてこのゲッター室３の底面には開
口部３ｂを介して前記したｐ管３ａがつけられ、このｐ
管３ａを介して電界放出素子が表面に形成されているカ
ソード側基板２とアノード側基板１の対向部分の空間を
真空状態に引くことができるようにしている。

【００１５】４はバリュームＢａとアルミＡｌ等とから
なる合金材料とされているリング状の蒸発型のゲッター
を示し、１０はゲッター４がフラッシュされたときに蒸
発したＢａが擬縮してゲッターミラー１０ｍが形成され
るゲッター基板を示す。このゲッター基板１０は、吸蔵
ガス、及び表面の付着ガスの放出が少ないセラミック材
料、またはステンレス等の金属材料を平板状にしたもの
である。そして、これらのゲッター４及びゲッター基板
１０は、できるだけ熱伝導性の少ない弾性的な材料で構
成されている支持部材１１ａ、１１ｂによってゲッター
室内で中空状態に懸架されている。すなわち、ゲッター
４及びゲッター基板１０は支持部材１１ａ、１１ｂによ
りゲッター室３内で浮揚した状態となるようにゲッター
室３の内壁部分と基板で挟着されている。なお、カソー
ド側基板２の上方には例えば前記したマイクロエレクト
ロニクス技術によって形成されたスピント型の電界放出
素子、ゲート等からなる電界放出素子が数ミクロンの層
２ａとして存在しており、アノード側ガラス基板１の下
方には表示のための蛍光部材層１ａが存在している。

【００１６】図２は前記ゲッター４とゲッター基板１０
の支持構造を斜視図として示したものであり、ゲッター
４は３本の支持部材１１ａによって保持され、ゲッター
基板１０とカソード側基板２の中間部分で懸架される構
成とされている。また、ゲッター基板１０は４本の支持
部材１１ｂによってゲッター室３の底面とカソード側基
板２、及びアノード側基板１の中間部分に懸架される構
造とされている。なお、ゲッター４及びゲッター基板１
０の支持構造はこの図面に示されているバネによる支持
構造の以外の方法を採ることも可能でり、例えばゲッタ
ー基板１０の一部を突出して脚部を構成し、この脚部を
使用してゲッター室内壁部に直接当接しないように保持
することもできる。

【００１７】ゲッター室３内に懸架されたゲッター４
は、電界放出素子を封着している真空容器のｐ管３ａを
介して真空状態に排気された後に、高周波加熱装置等に
よってゲッター部分を局部的に加熱することによりフラ
ッシュされ、その蒸発分子（Ｂａ）がゲッター基板１０
に擬縮してゲッターミラー１０ｍを形成する際に、真空
容器内を浮游している残留ガスを吸着する。

【００１８】その後、電界放出デバイスを形成する真空
容器は、オーブン等によって装置全体を約３５０度
（ｃ）位で加熱され、数時間放置するベーキングが行わ
れ、真空容器内の表面に残存するガス（主に水分）や、
電界放出カソード、および蛍光材等を構成している材料
に吸蔵されているガスの放出を促し、これらの残留ガス
をゲッターミラー１０ｍによって吸着することにより、
より高い真空度を得るようにしている。

【００１９】ところで、このベーキングは加熱温度と加
熱時間が大きくなるほど効果的であるが、特に加熱温度
が高くなると表面の吸着水分の離脱、および、材料に含
まれている吸蔵ガスの放出速度が非常に大きくなり、ベ
ーキングの効果が飛躍的に増大する。本発明の場合は、
ゲッター室内に中空状態でゲッターミラー１０ｍが配置
されるように懸架しているため、真空容器全体を加熱炉
（オーブン）等によって３５０〜３８０度（ｃ）に加熱
しても、ゲッターミラー１０ｍが形成されているゲッタ
ー基板１０は２５０度（ｃ）程度の温度上昇に押さえる
ことができる。すなわち、ゲッター室内壁のガラス温度
が高くなっても、ゲッター基板１０への導熱経路は直射
熱に限られ、支持部材１１ｂを介して伝導される伝導熱
は殆ど無視される。また真空によって対流による熱伝導
も発生しない。

【００２０】その結果、高温のベーキングによってゲッ
ターミラーを構成している材料の劣化、例えば、バリュ
ウームをゲッター材料としているときに生じるＢａ→Ｂ
ａＯ、またはＢａＯＨの反応によって茶色に変色してゲ
ッター機能を劣化するような問題点を回避することがで
きる。

【００２１】なお、上記実施の形態ではゲッター４が１
個の場合を示しているが、排気管の部分を中心として左
右にゲッターを設けることにより、図４に示したように
ゲッターミラー領域５の部分を大きくすることができ、
真空度の向上を図ることができる。また、ゲッター基板
１０の表面に、予めカーボン粉末やＳｉＮ等のセラミッ
ク化した粉末を塗布しておくことにより、その表面を凹
凸（ポーラス）状態に形成し、表面積を増大させると、
ゲッターミラー面１０ｍの吸着面をより広くすることが
可能になり、それだけ真空度の改善効果を上げることが
できる。

【００２２】図３はゲッター、及びゲッター基板の他の
実施例を示す斜視図である。この図において２０ａ、２
０ｂは上下方向に離間して配置されている２枚のゲッタ
ー基板、２１はこのゲッター基板２２ａ、および２２ｂ
をゲッター室内に中空状態に懸架するための支持部材を
示す。また、２２は通電型のゲッターを示し、この通電
型のゲッター２２を構成する例えばタングステン製のポ
ートの長手方向には溝２２ａが形成され、この溝２２ａ
の中に蒸発型のゲッター材料２３、たとえばＢａの化合
物質が充填されている。また、ゲッターを構成している
ポートの両端には通電用のリード線２４、２４が引き出
され、この通電用のリード線２４をゲッター室壁を介し
て外部に導出することにより、通電型ゲッター２２を保
持すると共に、電流を流すことによって通電型ゲッター
２２を加熱し、ゲッターフラッシュを起こすようにして
いる。なお、２５は排気を容易にするための開口を示
す。

【００２３】通電型ゲッター２２に装着されているゲッ
ター材料２３はゲッターフラッシュにより矢印で示す方
向に飛散し、上下に配置されているゲッター基板２０
ａ、２０ｂの内面に擬縮する。この場合は、上下方向の
ゲッター基板２０ａ、２０ｂの対向面に形成されるゲッ
ターミラー（複斜線で示す）２０ｍは、Ｂａが蒸発して
擬縮する迄の距離が長くなるため、前記蒸発型ゲッター
４の場合に比較して広い面積とすることができ、真空容
器の真空度が向上し、より効果的に維持する機能を生じ
る。

【００２４】なお、この実施例の場合でもゲッター基板
２０ａ、２０ｂを支持する支持部材２１は、平板状のバ
ネ部材とされているが、ゲッター基板２０ａ、２０ｂ自
体を加工、（例えば懸架用の脚を設ける）してゲッター
室内に中空状態で支持できるようにしてもよい。さらに
ゲッター基板２０ａ、２０ｂをステンレス、又はセラミ
ック等で形成し、その表面に粒状の材料を付着させるこ
とにより、ゲッターミラー面２０ｍの実質的な機能面を
拡大させるようにすることもできる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電界放出型
デバイスのゲッター装置は、ゲッター室内に蒸発型ゲッ
ターと、この蒸発型ゲッターに対向するようにゲッター
基板を懸架して中空状態で収納するようにしているか
ら、真空状態を向上させるためのベーキング工程におけ
る加熱温度を従来の場合より高くし、残留しているガス
を吸着させることができるようになり、真空度の飛躍的
な向上を図ることができるという効果がある。

【００２６】特に、フラットタイプの電界放出素子を使
用した表示装置の場合は、真空容器内の残留ガスの排除
が、商品の寿命、及び品質に大きく影響するが、本発明
の請求項４に記載の発明では、上記したゲッター装置を
使用することにより、高温度でベーキングを行うことが
可能になり、高真空度を得ることができると共に、ゲッ
ターミラー面を広くすることによって、高真空の状態を
長年にわたって維持することができるという利点を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界放出型電子機器のゲッター装置の
概要を示す図である。

【図２】ゲッター室内に懸架されるゲッターとゲッター
基板の拡大斜視図を示す。

【図３】本発明のゲッター装置の他の実施例を示す斜視
図である。

【図４】電界放出素子を使用した機器の外周器とゲッタ
ー室の外形を示すための図である。

【符号の説明】

１アノード側基板２カソード側基板３ゲッター室４ゲッター１０、２０（ａ，ｂ）ゲッター基板１０ｍ、２０ｍゲッターミラー

フロントページの続き (72)発明者小暮雄一千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電界放出素子が形成されている第１の基
板と、該第１の基板に対し電子放出方向に所定間隔をおいて配
置されている第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の対向する空間を真空
状態に引くための排気管に連通する孔を有するゲッター
室とを備え、該ゲッター室と、前記第１の基板、および第２の基板を
封着した真空外周器により、内部が真空状態にされた電
界放出型電子デバイスにおいて、前記ゲッター室内に蒸発型ゲッターと、該蒸発型ゲッタ
ーに対向するようにゲッター基板を中空状態に懸架して
収納し、前記蒸発型ゲッターを加熱することによって前記ゲッタ
ー基板にゲッターミラー面が形成されるようにしたこと
を特徴とする電界放出型デバイスのゲッター装置。
【請求項２】上記ゲッター基板に形成されるゲッタミ
ラー面の表面が凹凸状に形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載の電界放出型デバイスのゲッター装
置。
【請求項３】上記ゲッター基板は弾性の支持部材によ
ってゲッター室平面で挟着されていることを特徴とする
請求項１、又は２に記載の電界放出型デバイスのゲッタ
ー装置。
【請求項４】電界放出素子が形成されている第１の基
板と、該第１の基板に対し電子放出方向に所定間隔をおいて配
置されている第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の対向する空間を真空
状態に引くための排気管に連通する孔を有するゲッター
室とを備え、該ゲッター室と、前記第１の基板、および第２の基板を
封着した真空外周器により、内部が真空状態にされた電
界放出型電子デバイスにおいて、前記ゲッター室内に通電型ゲッターと、該通電型ゲッタ
ーの前方に配置されているゲッター基板を中空状態で懸
架し、前記通電型ゲッターに電流を流すことによって前記ゲッ
ター基板にゲッターミラー面が形成されるように構成し
たことを特徴とする電界放出型デバイスのゲッター装
置。
【請求項５】前記通電型ゲッターより放出されるゲッ
ター物質の飛び出し方向と、上記ゲッター基板はほぼ直
交するように配置されていることを特徴とする請求項４
に記載の電界放出型デバイスのゲッター装置。
【請求項６】上記ゲッター基板は上下方向に２枚配置
されていることを特徴とする請求項５に記載の電界放出
型デバイスのゲッター装置。