KR20060050593A - 화상표시장치 - Google Patents

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KR20060050593A
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이하치로 고후쿠
히사노리 쓰다
야스에 사토
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 화상표시장치는, 전자원 기판과 화상표시기판으로 구성된 진공실과, 상기 전자원 기판 또는 상기 화상표시기판에 부착되고, 자석의 작용에 의해 진공실로부터 공기를 배기하는 이온펌프를 구비하고 있고, 상기 자석을 이온펌프가 부착된 기판에 부착고정되어 있다. 이것에 의해, 화상표시장치는, 자석이 그의 중량에 의해 이온펌프에 과도한 힘을 인가하는 것이 방지되어, 진공누설을 일으키는 일없이 안정한 구조가 얻어진다.

Description

화상표시장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 이온 펌프를 지닌 화상표시장치를 설명하는 도면
도 2는 본 발명에 의한 이온 펌프를 지닌 화상표시장치를 설명하는 도면
도 3은 화상표시장치의 구성을 표시한 개략도
도 4A 및 도 4B는 전자원의 일부를 설명하는 도면
도 5는 포밍 활성화 공정을 설명하기 위한 도면
도 6은 진공처리장치의 구성을 표시한 개략도
도 7은 진공처리실에 있어서의 소성 공정, 게터 플래시 공정 및 밀봉접착공정을 설명하는 도면
도 8은 본 발명이 적용되는 전계 방출형 전자방출소자의 구성을 표시한 개략도
도 9는 종래의 실시형태에 의한 이온 펌프를 지닌 평판형 화상표시장치를 표시한 개략도
도 10은 요크를 부착한 이온 펌프를 표시한 도면
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 리어 플레이트 102: 상부 배선
103: 하부 배선 104: 표면전도형 전자방출소자
105: 지지프레임 106, 125: 프릿 유리
107: 배기구(개구부) 108: 인듐
109: 페이스 플레이트 110, 901: 형광막
111: 메탈 백 막 112: 게터 막
113: 스페이서 114: 애노드
115: 캐소드 116: Ti전극
117: 애노드 접속단자 118: 캐소드 접속단자
119: 판 스프링 120: 이온펌프실
121: 자석 122: 요크
123: 지지판(지지부재) 124: 접착제
126: 접지용 도체(접지) 128, 908: 이온 펌프
201: 코일 스프링 401: 층간 절연층
402, 403: 소자전극 404: 전자방출부
405: 도전성 박막 501, 906: 진공실
502: O자형상 링 503: 기판 스테이지
504: 정전 척 505: 터보 몰리큘러 펌프
506: 전원 507: 컨덕턴스 밸브
508: 매스 플로 컨트롤러 509: 홈
510: ITO막 601: 반입·반출구
602: 로드실 603: 진공처리실
604: 반송유지대 605: 게이트 밸브
606: 배기수단 1 607: 배기수단 2
701: 지지기둥 702: 게터 배선
703: 덮개형상 유지부 704: 게터배선단자
705: 게터 브러시형상 접촉전극 706: 상부 핫플레이트
707: 하부 핫플레이트 801: 전계 방출형 전자방출소자
802: 음전극 803: 양전극
804: 절연층 805: 전자방출부
902: 밀봉재 903: 내부 전극
904: 전극 구조체 905: 용기 본체
907: 메탈시일 909: 이온펌프전원
발명의 배경
발명의 기술분야
본 발명은 전자방출소자를 이용하는 화상표시장치에 관한 것이다.
관련된 배경기술
전자원으로서 다수의 전자방출소자를 평면기판상에 배열하고, 전자원으로부터 방출된 전자빔을 대향하는 쪽의 기판상의 화상형성부재인 형광체에 조사하고, 해당 형광체를 발광시켜서 화상을 표시하는 평면형상 디스플레이에 있어서는, 전자원과 화상형성부재를 수용하고 있는 진공실의 내부를 고진공으로 유지할 필요가 있다. 그 이유는, 진공실 내부에 가스가 발생하여 압력이 상승하면, 그 영향의 정도는 가스의 종류에 따라 다르지만, 전자원에 악영향을 미쳐서 전자방출량을 저하시켜, 밝은 화상의 표시가 저해되기 때문이다.
특히 평면형상 디스플레이에 있어서는, 화상표시부재로부터 발생한 가스가, 화상표시영역밖에 설치된 게터에 도달하기 전에 전자원 근방에 누적되어, 국부적인 압력상승과 그것에 따른 전자원의 열화가 특징적인 문제로 된다. 일본국 공개특허 평 9-82245호 공보에는, 화상표시영역 내에 게터를 배치하고, 발생한 가스를 즉시 흡착해서 소자의 열화나 파괴를 억제하는 것이 기재되어 있다. 또, 일본국 공개특허 제 2000-133136호 공보에는, 화상표시영역 내에 비증발형 게터를 배치하고, 화상표시영역 밖에 증발형 게터를 배치하는 구성이 개시되어 있다. 또한, 일본국 공개특허 제 2000-315458호 공보에는, 진공배기실 내에 가스제거, 게터형성 및 밀봉접착(해당 챔버의 진공화)을 일련의 작업으로 행하는 방법이 개시되어 있다.
게터에는, 증발형 게터와 비증발형 게터가 있다. 그 중 증발형 게터는, 물이나 산소를 배기하는 속도는 매우 크지만, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스는 비증발형 게터와 마찬가지로 배기속도가 영에 가깝게 된다. 아르곤 가스는 전자빔에 의해서 전리되어서 양이온으로 되고, 이것이 전자를 가속시키기 위한 전계에서 가속되어서 전자원에 충돌함으로써, 전자원에 손상을 준다. 또한, 양이온은, 진공실 내부에서 방전을 일으켜, 장치를 파괴시키는 경우도 있다.
불활성 가스를 배기시킬 수 있는 배기수단으로서, 일본국 공개특허 평 5-121012호 공보에는, 평면형 디스플레이의 진공실에 스퍼터링 이온펌프를 접속해서, 고진공을 장시간 유지하는 방법이 기재되어 있다.
이 평면형 디스플레이는, 도 9에 표시한 바와 같이, 형광막(901)을 지닌 페이스 플레이트(109)와 용기의 본체(905)가, 봉함재(902)에 의해서 기밀봉합되어 있는 진공실(906)의 구성을 지닌다. 전극 구조체(904)는, 상기 용기의 본체(905) 내에 배치되어 있고, 전계 방출형 캐소드를 지녀, 해당 캐소드로부터 방출된 전자빔을 내부전극(903), 즉, 변조전극에 의해 변조해서, 형광막(901)을 향하게 해서 상을 표시시킨다. 용기의 본체(905)에는 진공유지를 목적으로 해서 이온펌프(908)가 접합되어 있다. 이온펌프(908)의 실시형태로서, 예를 들면, 1,000가우스(0.1테슬라(tesla), 이후 자속밀도의 단위 테슬라는 T로 표기함)를 자석(121)에 의해서 인가하고 있다.
그러나, 진공실(906)에 ICF 플랜지 등의 메탈 시일(matal seal)(907)을 개재해서 이온펌프(908)가 접속되는 구성에서는, 금속재료로 이루어진 무거운 메탈 시일이 평면형 디스플레이의 한쪽에 편재한다. 또한, 자석이 요크(계철(繼鐵)) 없이, 직접 이온펌프실(120)에 부착되어 있기 때문에, 해당 이온펌프실도 무겁게 된다. 이 때문에, 이온펌프(908)와 메탈 시일(907)을 용기의 본체(905)에 접합할 때에, 메탈 시일(907)을 용기의 본체(905)에 부착하는 부분의 변형이나, 파손이라고 하는 문제가 생겨서, 진공실(906)의 진공누설이 발생하여 제조 수율이 저하한다.
또, 상기 구성은, 이온펌프 내에서 생긴 방전에 의해 초래된 노이즈가 화상표시장치의 화상을 손상시키는 문제도 지닌다.
본 발명은, 종래의 문제에 비추어 이루어진 것으로, 간편한 공정에 의해, 누설 등의 발생이 없고, 특히 전자원 특성의 시간에 따른 변화가 적고, 표시 품위가 높고, 고신뢰성으로 저비용의 화상표시장치를 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원 기판과, 이 전자원 기판과 대향해서 배치되어 형광막과 애노드를 지닌 화상형성기판으로 구성된 진공실; 및 이온펌프실, 이 이온펌프실에 수용되는 애노드 및 캐소드, 그리고 상기 이온펌프실의 외부에 설치된 자석을 지닌 이온펌프를 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 이온펌프실이, 상기 전자원 기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되고, 상기 자석은, 상기 이온펌프실이 접속된 기판에 대해서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
바람직한 실시형태의 상세한 설명
본 발명은, 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원 기판과, 이 전자원 기판과 대향해서 배치되어 형광막과 애노드를 지닌 화상형성기판으로 구성된 진공실; 및 이온펌프실, 이 이온펌프실에 수용되는 애노드 및 캐소드, 그리고 상기 이온펌프실의 외부에 설치된 자석을 지닌 이온펌프를 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 이온펌프실이, 상기 전자원 기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되고, 상기 자석은, 상기 이온펌프실이 접속된 기판에 대해서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
상기 자석은 상기 이온펌프실이 접속된 기판에 고정된 유지부에 부착되어 있는 것이 바람직하다.
상기 유지부는, 상기 이온펌프의 캐소드 접속단자에 접속되고, 또, 상기 유지부는 접지되어 있는 것이 바람직하다.
상기 유지부는, 스프링에 의해 상기 이온펌프의 캐소드 접속단자와 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또, 상기 이온펌프실은, 프릿 유리(frit glass)에 의해 상기 전자원 기판 또는 상기 화상형성기판에 접속되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유지부는, 이온펌프실이 접속된 기판에 독립적으로 접착된 지지부재에 고정되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 진공실을 구성하는 전자원 기판 또는 화상형성기판에, 프릿 유리에 의해 컴팩트하게 접합된 이온펌프실을 지니고, 또, 메탈 시일을 위한 플랜지와 같은 돌기부를 형성할 필요도 없고, 또한, 이온펌프를 접속해도 공간을 덜 차지하는 컴팩트하고 경량인 구성을 지닌다.
또, 본 발명에 의한 화상표시장치는, 탈착가능한 유지부에 설치되어 이온펌프에 직접 설치되어 있지 않은 자석을 지니므로, 이온펌프에 과중한 힘이 걸리는 일도 없다. 이 때문에, 본 발명은, 부착부의 변형이나 파손과 같은 문제를 일으 키지 않고, 누설도 거의 일어나지 않아, 제조 수율이 현저하게 상승하는 외에, 높은 내충격성과 높은 신뢰성을 지니는 화상표시장치를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 이온펌프의 캐소드 접속단자가 유지부에 접속되고, 해당 유지부가 접지되어 있는 구성을 지닌 화상표시장치는, 이온펌프 내에 방전이 일어나도, 방전에 의해 생긴 전자파가 이온펌프의 바깥쪽에 있는, 접지된 유지부에 의해서 차폐되므로, 형성된 화상에 대한 노이즈의 영향을 극히 저감시키는 것이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 화상을 표시할 때에 게터에는 흡착되기 어려운 방출가스를 흡착하기 위한 이온펌프를 용이하게 부착하는 것이 가능하므로, 저렴한 비용으로 높은 신뢰성을 지니고, 또한, 고품위화상을 표시하고 수명이 개선된 화상표시장치를 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 있어서, 유지부는 자석을 유지하는 부재이며, 재료를 적절하게 선택함으로써 요크(계철)로서도 기능한다. 상기 유지부가 요크로서 기능할 때에는, 자장을 효율적으로 이용하는 것이 가능하므로, 필요 이상으로 자장이 큰 자석을 사용할 필요는 없다고 하는 효과를 제공한다. 요크가 아닌 유지부는 다른 재료만을 이용하므로, 이하의 설명에서는 요크로서도 기능하는 유지부의 예에 대해 설명한다.
이하, 첨부도면을 참조해서 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 본 발명을 도 1 내지 도 7을 참조해서 설명한다. 이하의 설명에서는, 전자원 기판을 리어 플레이트, 화상형성기판을 페이스 플레이트로서 설명한다.
(이온펌프를 설치하는 방법의 설명)
도 1 내지 도 3은 본 발명에 의해 제작되는 화상표시패널의 구성을 표시한 개략도의 일례이다. 도 1은 본 발명을 가장 잘 나타낸 도면이다. 리어 플레이트(101)는, 투명한 유리 기판의 안쪽에 상부배선(102), 하부배선(103) 및 전자방출부가 형성된 전자방출부재인 표면전도형 전자방출소자(전자원)(104)를 구비하고; 페이스 플레이트(109)는, 투명한 유리 기판의 안쪽에 피복된 형광막(110)과 애노드막인 메탈 백 막(111)과 게터막(112)을 구비하고; 지지프레임(105)은 리어 플레이트(10)에 프릿 유리(106)에 의해 접합되어 있고; 이온펌프(122)가 리어 플레이트(101)의 배기구(개구부)(107)에 프릿 유리에 의해 접합되어 있다. 지지프레임(105)과 페이스 플레이트(109)를 인듐 등의 금속을 이용해서 진공 중에서 가열·밀봉접착해서 진공용기인 외위기를 구성한다.
이온펌프(127)는, 애노드(114), 캐소드(115), Ti전극(116), 애노드 접속단자(117) 및 캐소드 접속단자(118)를 지니는 이온펌프실(120)과; 자석(121)이 부착되어 있는 요크(122)로 구성되어 있다. 또, 이 형태에서는, 캐소드 접속단자(118)가 요크(122)와 판 스프링(119)에 의해 접속되고, 또한, 요크는 접지(126)에 접속되어 있다.
여기서, 이온펌프실(120)은 프릿 유리(125)에 의해 리어 플레이트(101)에 접합되고, 요크(122)는 접착제(124)에 의해 리어 플레이트(101)에 접착된 지지판(지지부재)(123)에 착탈가능하게 고정되어 있다. 애노드 접속단자(117)와 캐소드 접속단자(118)는 이온펌프구동용의 이온펌프전원(도시생략)에 배선에 의해 접속되어 있다.
도 2는 다른 실시형태예를 표시한 것으로, 도 1에 표시한 판 스프링(119) 대신에 코일스프링(201)에 의해서 캐소드 접속단자(118)와 요크(122)를 접속하고 있다.
이온펌프실은, 애노드와 캐소드를 수용하고, 또 진공실과 연통해서 접속됨으로써, 용기 내부 및 해당 용기에 연통하는 화상표시장치의 진공실의 내부를 감압 또는 진공으로 유지한다.
본 발명에 이용되는 이온펌프로서는, 게터막을 펌프 벽에 증착시키는 이베퍼 이온펌프(Evapor-ion pump), 게터막을 스퍼터링하기 위해 이온 자체를 이용하는 스퍼터 이온펌프 등으로부터 적절하게 선택하는 것이 가능하다. 그 중에서, 구성이 간단하고, 소형·경량화가 가능하기 때문에 스퍼터링 이온펌프를 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.
이온펌프실을 구성하는 재료는, 유리, 세라믹 및 금속 중에서 적절하게 선택하는 것이 가능하며, 경량화 및 소형화의 관점에서 가압성형 유리 및/또는 유리판을 프릿 유리에 의해 접합한 유리 구성체 등이 바람직하게 이용된다.
이온펌프실과 페이스 플레이트 또는 리어 플레이트와의 접합은, 진공이 유지될 수 있는 적당한 접착제를 이용하는 것이 가능하나, 프릿 유리를 이용하는 것이 바람직하다. 이들이 프릿 유리 만으로 접합되어 있을 경우에는, 해당 접합 부분이 거의 누설을 일으키지 않고, 충분히 고강도를 제공하고, 또한, 제조수율이 현저하게 향상하는 동시에 내충격성이 강하면서 신뢰성이 높은 화상표시장치의 제조가 가능해진다.
사용가능한 프릿 유리의 기재로서는, 그 성분에 따라 SiO2계 유리, Te계 유리, PbO계 유리, V2O5계 유리, Zn계 유리를 들 수 있다. 실용적으로 이용되는 유리는, 상기 기재에 산화물 충전재를 첨가함으로써, 열팽창계수 α를 조절한 유리이다. 상기 내화물 충전재로서는, PbTiO3, ZrSiO4, Li2O-Al2O3-2SiO2, 2MgO-2Al2O3-5SiO2, Li2O-Al2O3-4SiO3, Al2O3-TiO2, 2ZnO-SiO2, SiO2, SnO2 등을 들 수 있다. 실용적으로 이용가능한 프릿 유리는, 이들 중에서 1종류 이상의 충전재를 함유한다.
프릿 유리를 이용해서 진공분위기 또는 불활성 분위기에 있어서의 소성에 의해 접합할 경우에는, 발포를 수반하여, 접착강도 및 기밀성이 확보될 수 없으므로, 프릿 유리를 대기분위기 중에서 임시 소성하고, 진공분위기 중에서 가열해서 기포의 제거를 행한 후에, 접합에 이용하는 것이 바람직하다.
프릿 유리는 분말이기 때문에, 유기 바인더를 이용해서 페이스트형태로 변환하여, 접합될 부분에 도포해서 이용한다. 페이스트화된 프릿 유리의 도포방법으로서는, 공기 압력을 이용하는 디스펜스(dispense)법이 일반적이지만, 디핑법, 인쇄법 등을 적절하게 이용하는 것이 가능하다. 또는, 미리 링형상 및 가늘고 긴 형상의 시트로 형성한 후, 임시 소성 및 가스제거를 시행한 예비적 형성품도 이용하는 것이 가능하다.
프릿 유리는, 소성시 소성온도에서 다소 유동가능하게 되기 때문에, 이것을 평평하게 위한 압박압력이 필요하므로, 바람직하게 이용가능한 압박압력은 0.5g/㎟ 이상이다.
자석은 이온펌프실의 외부에 배치되고, 본 발명에 의한 화상표시장치에서는, 그 자석의 주위를 요크(계철)로 덮은 구성을 지닌다. 개략적인 모식도인 도 10에 표시한 바와 같이, 요크(122)로 이온펌프(5) 전체를 5방향으로부터 덮어도 되고, 또는 1방향만 다리 구조(3방향으로부터 덮인 구조)를 지녀도 된다. 또, 도 10에서는, 애노드 접속단자와 캐소드 접속단자의 도시는 생략하였다. 요크를 설치함으로써, 유효부의 자속밀도를 높이는 것이 가능하고, 따라서, 자석을 얇게 하는 것도 가능해져, 자장이 큰 자석을 사용하지 않아도 되도록 하는 외에, 자속의 퍼짐을 제한하는 효과도 발휘하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 화상표시장치에서는, 자석이 요크에 부착되므로, 이온펌프실에 대한 중량부하가 작아지고, 특히 이온펌프실과 기판과의 접합부분에 있어서의 파손 등의 문제에 의해 초래되는 누설이 없어, 신뢰성이 향상한다.
요크(122)는, 도 1 및 도 2에 표시한 바와 같이, 이온펌프를 둘러싸도록 해서, 해당 이온펌프가 접합된 기판에 부착된다. 바람직하게는, 지지부재(도면중, 지지판(123))를, 임시로 리어 플레이트에 고정하고 나서, 해당 지지부재에 대해서, 요크를 부착한다.
먼저, 리어 플레이트(101) 상에, 이온펌프실(120)을 둘러싸도록, 접착제(124)에 의해 요크(122)를 지지하는 지지부재(123)를 접착한다. 지지부재(지지판)는, 요크를 기판에 대해서 부착시키는 역할만 하면 되므로, 그 재료는, 내부 나 나사산을 형성가능한 것이 바람직하며, 이용가능한 재료로서는 플라스틱, 금속 등을 들 수 있다.
본 발명에 이용되는 접착제로서는 요크(122)를 유지하는 강도와 리어 플레이트(101)의 캠버에 의한 비틀림 응력을 흡수할 수 있을 정도의 유연성만 있으면 되고, 에폭시계 접착제, 우레탄계 접착제, 에멀젼계 접착제, 합성고무계 접착제, 탄성접착제, 순간 접착제, 구조용 접착제 등으로부터 적절하게 선택가능하지만, 작업성 및 신뢰성의 관점으로부터 에폭시계 접착제를 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.
본 발명에 이용되는 요크 재료로서는, 전자연철판, 전해철박, 규소강판, 비정질 합금 및 나노결정 연자성 재료로부터 적절하게 선택가능하지만, 성능 및 비용의 관점에서 퍼멀로이(permalloy)를 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.
다음에, 자석(121)을 요크(122)에 부착해서, 지지판(123) 상의 적절한 위치에 나사에 의해 이온펌프의 중심에 최대의 자장이 걸리도록, 가우스메터를 이용한 자장의 측정 및 위치조정을 통해서 고정한다. 고정방법으로서는 나사로 한정되지 않고, 단지 착탈가능한 수단이면 된다.
또, 도 1 및 도 2에 표시한 바와 같은 바람직한 실시형태에 있어서는, 이온펌프의 캐소드 접속단자와 요크가 스프링에 의해 접속되고, 또 상기 요크는 접지되어 있다. 이와 같은 구성에 의하면, 이온펌프 내에서 방전이 일어나도, 방전에 의해 생긴 전자파가 이온펌프의 바깥쪽에 있는 접지된 요크에 의해서 차폐되므로, 화상표시장치에 형성된 화상에 대한 노이즈의 영향을 극히 작게 하는 것이 가능하다.
이온펌프의 캐소드 접속단자와 요크 간의 접속 재료는, 단지 전기적 도통이 취해지는 것이면 되지만, 특히, 이온펌프실(120)을 요크(122)에 의해서 억제함으로써 안정화시키는 효과도 거둘 수 있으므로 스프링이 바람직하다. 스프링의 형상은, 도 1에 표시한 판 스프링, 도 2에 표시한 코일 스프링 등을 들 수 있다. 이용가능한 스프링의 재료로서는 스프링용의 금속 중에서 적절하게 선택가능하지만, 전기도전성, 비자성, 내식성 및 가공성이 우수한 인청동, 황동, 베릴륨구리, 티탄합금 등의 구리합금을 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.
(전체적인 화상표시장치의 설명)
도 3에 표시한 화상표시장치는, 용기외부 단자(도시생략)로부터 변조신호입력을 하부배선(103)을 통해서, 주사신호입력을 상부배선(102)을 통해서 전압을 인가하고, 고전압단자(Hv)(도시생략)를 이용해서 고전압을 인가함으로써 화상을 표시한다. 이온펌프를 수용하고 있는 요크(122)는, 배기구(개구부)(107)에 의해 진공실과 접속되어 있고, 구동용 전원(도시생략)에 의해 상기 배기구를 통해서 방출가스의 배기를 행한다. 동 도면에 있어서, (104)는 전자원인 표면전도형 전자방출소자이며, (102) 및 (103)은 표면전도형 전자방출소자의 1쌍의 소자전극과 접속된 상부배선(Y방향 배선) 및 하부배선(X방향 배선)이다.
도 4A는 리어 플레이트(101)상에 배치된 표면전도형 전자방출소자(104) 및 전자원을 구동하기 위한 배선의 일부를 표시한 개략도이다. 동 도면에 있어서, (103)은 하부배선, (102)는 상부배선, (401)은 상부배선(102)과 하부배선(103)을 전기적으로 절연하는 층간 절연막이다.
도 4B는 도 4A에 있어서의 표면전도형 전자방출소자(104)의 구조를 선(4B),(4B)로 둘러싸인 단면을 확대해서 표시한 것으로, (402) 및 (403)은 소자전극, (405)는 도전성 박막, (404)는 전자방출부이다.
먼저, 표면전도형 전자방출소자를 이용한 화상표시장치의 예에 대해서 설명한다. 도 1 및 도 3의 구성에 있어서, 리어 플레이트(101)는, 소다유리, 붕규산유리, 석영유리, SiO2를 표면에 형성한 유리기판 및 알루미나 등의 세라믹 기판 등의 절연성 기판으로 이루어지고, 페이스 플레이트(109)는 투명한 소다유리 등의 유리기판으로 이루어진다.
표면전도형 전자방출소자(104)의 소자전극(도 4A 및 도 4B의 (402) 및 (403)에 상당함)의 이용가능한 재료는, 일반적인 도전체이며, 예를 들면, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd 등의 금속 혹은 그의 합금, 및 Pd, Ag, Au, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 혹은 그의 금속산화물과 유리 등으로 구성되는 인쇄 도체, In2O3-SnO2 등의 투명 도전체 및 폴리실리콘 등의 반도체 재료 등으로부터 적절하게 선택된다.
소자전극은 진공증착법, 스퍼터링법, 화학적 기상퇴적법 등을 이용해서 상기 소자전극의 막을 형성하는 공정과; 포토리소그라피기술(에칭기술, 리프트오프기술 등의 가공기술도 포함함)이나 그 밖의 인쇄법에 의해서 소망의 형상으로 가공하는 공정에 의해 형성가능하다. 요컨대 상기 소자전극은, 상기 재료로부터 소망의 형상으로 형성할 수 있으면 되고, 어떠한 방법으로 제조해도 상관없다.
도 4A에 표시한 소자전극 간의 간격(L)은 바람직하게는, 수백 ㎚ 내지 수백 ㎛이다. 소자전극은 재현성 양호하게 제작하는 일이 요구되므로, 보다 바람직하게는 소자전극 간의 간격(L)은 수 ㎛ 내지 수십 ㎛이다. 소자전극의 길이(W)는 전극의 저항치 및 전자방출특성을 고려해서 수 ㎛ 내지 수백 ㎛가 바람직하고, 또, 소자전극(402), (403)의 막두께는 수십 ㎚ 내지 수 ㎛가 바람직하다. 또한, 도 4B에 표시한 구성만이 아니라, 리어 플레이트(101) 상에 도전성 박막(405), 소자전극(402) 및 소자전극(403)을 순차 형성시킨 구성으로 해도 된다.
도전성 박막(405)은 양호한 전자방출특성을 얻기 위해서는, 미립자로 구성된 미립자막이 특히 바람직하고, 그 막 두께는, 소자전극(402), (430)에의 스텝 커버리지(step coverage), 소자전극(402), (403) 간의 저항치 및 후술하는 통전포밍(energization forming)조건 등에 의해서 설정되나, 바람직하게는, 0.1 ㎚ 내지 수백 ㎚이며, 특히 바람직하게는, 1 ㎚ 내지 50 ㎚이다. 그 저항치는 Rs는 102 내지 107Ω/□이다. 또, 상기 Rs는, 두께가 t, 폭이 w, 길이가 ℓ인 박막의 저항 R이, R = Rs(ℓ/w)로 표시되는 관계를 지닐 때에 나타나는 양이다.
또, 도전성 박막(405)을 구성하는 재료는, Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pd 등의 금속, PdO, SnO2, In2O3, PbO, Sb2O3 등의 산화물, HfB2, ZrB2, LaB6, CeB6, YB4, GdB4 등의 붕화물, TiC, ZrC, HfC, TaC, SiC, WC 등의 탄화물, TiN, ZrN, HfN 등의 질화물, Si, Ge 등의 반도체, 카본 등을 들 수 있다.
또, 여기서 설명하는 미립자막이란, 복수의 미립자가 집합한 막이며, 그 미 세구조로서, 미립자가 각각 분산 배치된 상태뿐만 아니라, 미립자가 서로 인접 혹은 중첩한 상태(섬형상도 포함함)의 막을 가리키며, 미립자의 직경은 0.1㎚ 내지 수백 ㎚이며, 바람직하게는, 1 ㎚ 내지 20 ㎚이다.
도전성 박막(405)은, 소자전극(402), (403)을 리어 플레이트(101)에 설치하는 공정과; 그 위에 유기금속용액을 도포해서 건조시킴으로써 유기금속박막을 형성하는 공정에 의해 제작된다. 여기서 말하는 유기금속용액이란, 전술한 도전성 박막(405)을 형성하는 금속을 주원소로서 함유하는 유기금속화합물의 용액을 말한다.
그 후, 유기금속박막을 가열·소성처리해서, 리프트오프, 에칭 등에 의해 패터닝함으로써, 도전성 박막(405)을 형성한다. 또, 상기 설명에 있어서는, 유기금속용액을 도포함으로써 도전성 박막(405)을 형성하는 방법을 설명하였으나, 이것으로 한정되지 않고, 도전성 박막은 진공증착법, 스퍼터링법, 화학적 기상퇴적법, 분산도포법, 디핑법, 스피너법 등에 의해서 형성되는 경우도 있다.
전자방출부(404)는 도전성 박막(405)의 일부에 형성된 고저항의 균열이며, 통전포밍이라 불리는 처리에 의해 형성된다. 통전포밍은, 소자전극(402), (403) 간에 도면에는 도시하지 않은 전극으로부터 통전을 행하여, 도전성 박막(405)을 국소적으로 파괴, 변형 혹은 변질시켜, 도전성 박막(405)의 구조를 새로운 구조로 변화시키는 처리이다. 통전 시의 전압파형은 특히 펄스파형이 바람직하고, 통전방법으로서는, 펄스 파고치가 일정한 전압펄스를 연속적으로 인가하는 방법과 펄스 파고치를 증가시키면서 전압펄스를 인가하는 방법을 들 수 있다. 포밍처리는 통전처리에 한정되지 않고, 도전성 박막(405)에 균열 등의 간격을 형성해서 해당 막 을 고저항 상태로 만드는 처리를 이용해도 된다.
통전포밍처리를 종료한 소자에 활성화라 불리는 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 활성화 처리란, 소자전류(소자전극(402), (403)간에 흐르는 전류) 및 방출전류(전자방출부(404)로부터 방출되는 소자전류)를 현저하게 변화시키는 처리이다. 활성화 처리는, 예를 들면, 유기물질가스 등의 탄소화합물 가스를 함유하는 분위기하에, 통전포밍의 경우와 마찬가지로, 펄스의 인가를 반복함으로써 행하는 것이 가능하다. 이때 이용되는 유기물질의 기체분위기 중의 바람직한 압력은, 소자를 배치하는 진공실의 형상이나, 유기물질의 종류 등에 따라 다르므로, 경우에 따라서 적절하게 설정된다.
활성화 처리에 의해, 분위기 중에 존재하는 유기물질을 퇴적해서, 탄소 혹은 탄소화합물로 이루어진 유기박막을 도전성 박막(405) 상에 형성한다.
활성화 처리는 소자전류와 방출전류를 측정하면서, 예를 들면, 방출전류가 포화한 시점에서 종료한다. 활성화 처리 동안 인가하는 전압펄스는, 화상을 표시할 경우의 동작구동전압과 동일한 전압 또는 그것보다도 높은 전압을 지니는 것이 바람직하다.
형성된 균열 내에는, 0.1㎚ 내지 수십 ㎚의 직경을 지닌 도전성 미립자를 포함하는 일도 있다. 도전성 미립자는 도전성 박막(405)을 구성하는 물질의 적어도 일부의 원소를 함유하고 있다. 또, 전자방출부(404) 및 그 근방의 도전성 박막(405)은 탄소 및 탄소화합물을 함유하는 일도 있다.
또, 표면전도형 전자방출소자(104)는, 리어 플레이트(101) 상에 평면형상으 로 표면전도형 전자방출소자(104)를 지닌 평면형뿐만 아니라, 리어 플레이트(101)에 수직인 면상에 표면전도형 전자방출소자(104)를 지닌 수직형이어도 되고, 또한, 특히 제한되지 않고, 전자를 방출하는 소자, 즉, 열캐소드를 이용한 열전자원, 전계 방출형 전자방출소자 등, 화상표시장치에 이용되는 전자방출소자이면 어떠한 것을 지녀도 된다.
다음에, 도 3, 도 4A 및 도 4B를 참조해서 표면전도형 전자방출소자(104)의 배열 및 해당 소자에 화상표시용의 전기(전력)신호를 공급하는 배선에 대해서 설명한다.
이용가능한 배선의 예로서, 서로 직교한 2개의 배선(Y: 상부배선(102) 및 X: 하부배선(103), 이것을 단순매트릭스배선이라 칭함)을 조합한 것을 들 수 있다. 배선에 있어서, 표면전도형 전자방출소자(104)의 소자전극(402)에 상부배선(102)을 접속하고,상기 소자(104)의 소자전극(403)에는 하부배선(103)을 접속한다. 상부배선(102) 및 하부배선(103)은 진공증착법, 스크린 인쇄법, 오프셋인쇄법 등의 인쇄법, 스퍼터링법 등을 이용해서 도전성 금속 등으로 구성하는 것이 가능하고, 그 재료, 막두께 및 폭은 적절하게 설계된다. 그 중에서도 제조비용이 저렴하고, 취급이 용이한 인쇄법을 이용하는 것이 바람직하다.
사용하는 도전성 페이스트는, Ag, Au, Pd, Pt 등의 귀금속의 단독, Cu, Ni 등의 비금속의 단독 혹은 이들을 임의로 조합시킨 금속을 포함하고, 인쇄기로 페이스트를 인쇄함으로써 배선패턴을 형성하고, 500℃ 이상에서 소성한다. 형성된 상하인쇄배선의 두께는 수 ㎛ 내지 수백 ㎛이다. 또 적어도 상부배선(102)과 하부 배선(103)이 겹치는 곳은, 유리 페이스트를 인쇄하고, 소성(500℃ 이상)해서 수 ㎛ 내지 수백 ㎛의 두께를 지닌 층간 절연막(401)을 형성해서, 이들 배선을 전기적으로 절연한다.
Y방향의 상부배선(102)의 단부에는 표면전도형 전자방출소자(104)의 Y쪽의 행을 입력신호에 응해서 주사하기 위한 화상표시신호인 주사신호를 인가하므로, 주사측 전극구동수단으로서의 구동회로부와 전기적으로 접속되게 된다. 한편, X방향의 하부배선의 단부에는, 표면전도형 전자방출소자(104)의 각 열을 입력신호에 응해서 변조하기 위한 화상표시신호인 변조신호를 인가하므로, 변조신호구동수단으로서의 구동회로부와 전기적으로 접속되게 된다.
페이스 플레이트(109)의 안쪽에 피복된 형광막(110)은 모노크롬 표시의 경우에는 단일의 형광체만으로 이루어지지만, 컬러화상을 표시하기 위한 디스플레이에서는, 적, 녹 및 청의 3원색을 발광하는 형광체를 흑색 도전재로 분리한 구조를 지닌다. 흑색 도전재는 그 형상에 따라, 블랙 스트라이프, 블랙 매트릭스 등으로 불린다. 형광체 슬러리를 포토리소그라피법 혹은 인쇄법에 의해 도포하고, 소망의 크기의 화소로 패터닝해서, 각각의 색의 형광체로 이루어진 형광막을 형성한다.
형광막(110) 상에는 애노드막인 메탈 백 막(111)이 형성되어 있다. 메탈 백 막(111)은 Al 등의 도전성 박막에 의해 구성되어 있다. 메탈 백 막(111)은, 형광막(110)에서 발생한 광 중, 전자원인 리어 플레이트(101)를 향한 방향으로 진행하는 광을 반사해서 화상의 휘도를 향상시킨다. 또, 메탈 백 막(111)은 페이스 플레이트(109)의 화상표시영역에 도전성을 부여해서 전하가 축적되는 것을 방지하 고, 리어 플레이트(101) 상의 표면전도형 전자방출소자(104)에 대해서 애노드의 역할을 한다. 메탈 백 막(111)은 페이스 플레이트(109) 및 화상표시장치 내에 잔류한 가스가 전자빔에 의해 전리되는 반응에 의해 형성된 이온에 의해, 형광막(110)이 손상되는 것을 방지하는 기능도 지닌다.
메탈 백 막(111)에는 고전압을 인가하기 위해, 고전압인가장치와 전기적으로 접속되어 있을 필요가 있다.
지지프레임(105)은 페이스 플레이트(109)와 리어 플레이트(101)와의 사이의 공간을 기밀밀봉한다. 지지프레임(105)은 페이스 플레이트(109)에 대해서는 In(인듐)(108)을 이용해서 접합되고, 리어 플레이트(101)에 대해서는 프릿 유리(106)에 의해서 접합됨으로써 외위기의 밀봉용기를 구성한다. 지지프레임(105)은 페이스 플레이트(109) 및 리어 플레이트(101)와 동일 재질, 혹은 그들과 마찬가지의 열팽창률을 지닌 유리, 세라믹 또는 금속 등을 사용하는 것이 가능하다.
지지프레임(105)은 전자방출부(404)가 형성되기 전에, 즉, 포밍처리 및 활성화 처리하기 전에, 리어 플레이트(101)에 프릿 유리(106)에 의해 접합시켜 두는 것이 좋다. 또, 지지프레임(105)을 In으로 접합할 경우에는, 지지프레임(105)은, 페이스 플레이트(109)와 리어 플레이트(101)에 의해 밀봉용기를 작성할 때에 이들과 접합하는 것이 바람직하다.
프릿 유리(106)에 의해 지지프레임(105)을 리어 플레이트(101)에 접합한 후에, 리어 플레이트(101)에 이온펌프실(120)을 프릿 유리(125)로 접합한다.
도 1에 표시한 바와 같이, 표면전도형 전자방출소자(104)가 형성된 면과 반 대쪽의 리어 플레이트(101)의 면의 배기구(107) 주위에, 프릿 유리(125)를 피복한 이온펌프실(120)에 하중을 부여해서 가압하고, 진공소성로에서 감압하에 배기한 상태에서 가열해서, 프릿 유리(125)를 용융시켜, 리어 플레이트(101)에 접합한다. 분동은 프릿 유리(125)가 가열용융된 때의 상기 이온펌프실의 위치어긋남을 방지하는 역할과 프릿 유리(125)를 일정 두께로 누르는 역할을 지닌다.
본 발명에 이용되는 프릿 유리는, 그 성분계에 따라 분류된 SiO2계, Te계, PbO계, V2O5계 및 Zn계로부터 선택된 재료를 이용할 수가 있고, 실제로는 이들 재료에 산화물 충전재를 적절하게 혼입함으로써, 열팽창계수 α를 조절해서 이용하는 것이 가능하다. 상기 내화물 충전재로서는 PbTiO3, ZrSiO4, Li2O-Al2O3-2SiO2, 2MgO-2Al2O3-5SiO2, Li2O-Al2O3-4SiO3, Al2O3-TiO2, 2ZnO-SiO2, SiO2, SnO2 등을 들 수 있다. 프릿 유리는, 이들 중 1종 이상의 충전재와 혼합한 후에 적절하게 이용하는 것이 가능하다.
진공분위기 또는 불활성 분위기에 있어서 프릿 유리를 직접 소성하는 경우, 발포를 수반하여, 접착강도 및 기밀성이 확보될 수 없으므로, 프릿 유리를 대기 중에서 임시 소성하고, 진공분위기 중에서 가열해서 기포의 제거를 행한 후에, 접합에 이용하는 것이 바람직하다.
프릿 유리는 분말이기 때문에, 유기 바인더를 이용해서 페이스트형태로 변환하여, 접합될 부분에 도포해서 이용한다. 페이스트화된 프릿 유리의 도포방법으로서는, 공기 압력을 이용한 디스펜스(dispense)법이 일반적이지만, 디핑법이나 인 쇄법을 적절하게 이용하는 것이 가능하다. 또는, 미리 링형상 및 가늘고 긴 형상의 시트로 형성한 후, 임시 소성 및 가스제거를 시행한 예비적 형성품도 이용하는 것이 가능하다.
프릿 유리는, 소성시 소성온도에서 다소 유동가능하게 되기 때문에, 이것을 평평하게 위한 압박압력이 필요하므로, 바람직하게 이용가능한 압박압력은 0.5g/㎟ 이상이다.
이온펌프로서는, 전술한 바와 같이, 구성이 간단하고, 소형·경량화가 가능한 스퍼터링 이온펌프를 바람직하게 이용하는 것이 가능하다. 또, 이온펌프실의 재료는, 유리, 세라믹 및 금속 중에서 적절하게 선택하는 것이 가능하고, 경량화 및 소형화의 관점으로부터 가압성형 유리 및/또는 유리판을 프릿 유리로 접합해서 이루어진 유리구성체 등이 바람직하게 이용된다. 캐소드로서 사용되는 금속에는 Ti, Ta 등이 바람직하게 이용된다.
지지프레임(105) 및 이온펌프실(120)을 접합한 리어 플레이트(101), 페이스 플레이트(109)를 준비한 후, 기판의 전자빔 세정 공정, 증착에 의한 게터막(112)의 형성 공정 및 외위기로서의 밀봉용기의 형성(지지프레임(105) 및 이온펌프실(120)을 접합한 리어 플레이트(101)에 페이스 플레이트(109)를 접합)공정을, 분위기를 진공으로 유지한 상태에서 실시한다.
도 6은 본 발명에서 이용되는 진공처리장치의 전체 개념도를 표시하고 있다. 로드실(602)은 기판을 반입·반출하는 데 이용되고, 진공처리실(603)은 소성, 게터막 형성 및 밀봉접착하는 데 이용된다. 게이트 밸브(605)는 로드실(602)과 진공 처리실(603)을 분리하기 위해 설치되어 있고, 반송유지대(604)는 기판을 반송한다. 배기수단 1(606)에 의해 로드실(602)을 진공배기하고, 배기수단 2(607)에 의해 진공처리실(603)을 진공배기한다. 반입·반출구(601)를 통해 기판을 반입·반출한다.
도 7은 진공처리실(603)에서 실시되는 공정의 개념도를 나타내고 있다. 도 7에 있어서, (706)은 상부 핫플레이트이고, (707)은 하부 핫플레이트이며, 다른 구성부재는, 전술한 부호와 동일한 것은 동일한 부재를 나타낸다.
도 6에 표시한 바와 같이, 형광막(110)과 메탈 백 막(111)이 형성된 페이스 플레이트(109) 및 지지프레임(105)과 이온펌프실(120)이 접합되어 있는 리어 플레이트(101)를, 함께 반송유지대(604)상에 놓고, 열린 반입·반출구(601)를 통해 대기 개방된 로드실(602)로 들여보낸다. 이어서, 로드실(602)을 10-4㎩ 이하의 압력으로 배기한다. 다음에, 미리 배기수단 2(607)로 10-5㎩ 정도의 압력으로 배기해 놓은 진공처리실(603)에 연통된 게이트 밸브(605)를 열어 진공처리실(603)에 반송유지대(604)를 반송한 후, 게이트 밸브(605)를 닫는다.
게터막에 이용가능한 재료로서는 Ba, Mg, Ca, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 등의 금속 및 이들의 합금을 들 수 있지만, 바람직하게는, 증기압이 낮아 취급하기 용이한 알칼리토금속인 Ba, Mg, Ca 또는 이들의 합금이 적절하게 이용된다. 그중에서도 저렴하고 게터재료를 유지하고 있는 금속성 캡슐로부터 용이하게 증발할 수 있고 또한 공업적으로도 제조가 용이하기 때문에 Ba 또는 Ba를 함유하는 합금이 바 람직하다.
다음에, 진공처리실(603)에서 실시되는 제조공정의 개요를 도 7에 표시한다. 도면에 표시한 바와 같이, 페이스 플레이트(109)와 리어 플레이트(101)를 진공처리실(603)에 반입하여, 하부 핫플레이트(707)와 상부 핫플레이트(706) 상에 각각 유지하고, 소성·가열함으로써 가스제거처리를 실시한다. 이때, 리어 플레이트(101)는 상부 핫플레이트(706) 상에 유지되어 있으므로, 리어 플레이트(101)의 이면에 접합된 이온펌프실(120)이 파손되지 않도록 도피부(708)가 상부 핫플레이트(706)에 형성되어 있다. 소성온도는 50 내지 400℃의 온도에서 적절하게 선택하는 것이 가능하지만, 부재의 내열성이 허용하는 한 고온이 바람직하다. 다음에, 각 핫플레이트를 상하방향으로 분리하면서 동시에 리어 플레이트(101)도 상승시켜, 페이스 플레이트(109)의 상부면 위쪽에 공간을 형성한다. 이 공간에 한쪽의 덮개 유지부(703)를 이동시켜 페이스 플레이트(109) 상에 설치한다. 외부의 전원으로부터 게터 막용의 브러시형상 접촉전극(705), 배선단자(704) 및 배선(702) 모두를 통해서 전류를 공급하고, 게터를 가열함으로써 플래시(flash)시켜 페이스 플레이트(109)의 절반의 면 상에 게터막(112)을 형성한다.
마찬가지로, 나머지 절반의 면에도 게터막(112)을 형성한다. 다음에, 덮개형상 유지부(703)를 이전의 위치로 이동시키는 공정; 재차 상부 핫플레이트(706)와 하부 핫플레이트(707) 사이의 소정의 위치에 In합금을 피복한 페이스 플레이트(109)와 미리 지지프레임(105)과 이온펌프실(120)을 접합하고 있는 리어 플레이트(101)를 샌드위치시키는 공정; 및 이들을 가열하면서 이들에 하중을 가함으로써, In합금을 융착시키는 공정에 의해, 페이스 플레이트(109), 리어 플레이트(101) 및 지지프레임(105)으로 둘러싸인 진공실(진공 외위기)을 형성한다.
또, 컬러화상을 표시하는 화상표시장치를 제작할 경우는, 표면전도형 전자방출소자(104)의 위치와 형광막(110)의 화소(도시생략)의 위치를 1 대 1로 대응시키기 위해, 페이스 플레이트(109)와 리어 플레이트(101)의 위치맞춤을 행하고, 이들을 진공 중에서 밀봉접착한다. 그 후, 실온 정도까지 냉각한다. 이어서, 상부 핫플레이트(706)와 하부 핫플레이트(707)를 각각 상부방향과 하부방향으로 이동시켜, 밀봉용기를 로드실(602)에 반송하고, 반입·반출구(601)로부터 인출한다.
이상의 공정에 의해, 리어 플레이트(101), 지지프레임(105) 및 페이스 플레이트(109)로 둘러싸인 공간은, 대기압 또는 그 이하의 압력으로 밀봉유지가능한 진공실로 형성된다.
다음에, 이온펌프실(120)의 바깥쪽에 있는 캐소드 접속단자(118)에 판 스프링(119)을 땜납, 인듐 등을 이용해서 접속한다. 캐소드 접속단자(118)는 듀멧선(Dumet wire) 등을 이용해서 외부에 접속가능한 구조를 지닌다.
이어서, 리어 플레이트(101) 상에 이온펌프실(120)을 둘러싸도록, 접착제(124)에 의해 요크(122)를 지지하는 지지부재(123)를 접착한다. 접착제로서는 전술한 바와 같이, 에폭시계 접착제를 이용한다. 요크재료로서는, 예를 들면, 퍼멀로이를 이용한다.
다음에, 자석(121)을 요크(122)에 부착하고, 지지판(123)상의 적절한 위치에 나사에 의해, 이온펌프 중심에 최대의 자장이 걸릴 수 있도록, 가우스메터를 이용 한 자장의 측정 및 위치조정을 행하면서 요크(122)를 고정한다. 요크(122)는 접지용 도체(126)에 의해 접지한다. 이온펌프전원(도시생략)과 애노드 접속단자(117) 및 캐소드 접속단자(118)를 배선에 의해 접속한다.
상술한 일련의 처리에 의해, 진공실은 화상표시장치로 된다. 또, 상술한 바와 같이 제작한 화상표시장치의 이온펌프전원(도시생략)에 전원을 투입하여, 이온펌프를 가동한다. 이어서, 상부배선(102)에 접속된 주사구동수단 및 하부배선(103)에 접속된 변조구동수단에 의해, 각 표면전도형 전자방출소자(104)에 화상신호인 주사신호와 변조신호를 제공한다.
주사신호와 변조신호 간의 차전압인 구동전압, 즉 전기신호를 소자전극에 인가하고, 도전성 박막(405)을 통해 전류가 흐르고, 그 전류의 일부가 균열인 전자방출부(404)에서의 전자로 변화되고, 그 전자가 상기 전기신호에 응해서 전자빔으로서 방출되고, 메탈 백 막(111) 및 형광막(110)에 인가된 고전압(1 내지 10㎸)에 의해서 가속되어, 형광막(110)에 충돌하여 형광체를 발광시켜, 화상을 표시한다.
상기 처리에 있어서, 메탈 백 막(111)의 역할은, 형광체로부터 발광된 광중 내면 쪽으로 향하는 광을 페이스 플레이트(109) 쪽으로 경면반사함으로써 휘도를 향상시키는 것, 전자빔가속전압을 인가하기 위한 전극으로서 작용하는 것 및 상기 밀봉용기 내에서 발생한 음이온의 충돌에 의한 손상으로부터의 형광막(110)을 보호하는 것이다.
이온펌프(127)는 약 1㎸의 인가전압으로부터 작동을 시작하지만, 인가전압이 높아지면, 소비전력의 증가 및 확실한 절연대책의 필요라고 하는 악영향이 증가한 다. 이 때문에, 효과적으로 이온펌프(127)를 구동하기 위해 바람직하게 이용되는 전압은 2.5 내지 5㎸이다.
화상이 표시되면, 전자가 방출되어 화상표시장치 내의 부재로부터 가스가 방출된다. 이들 가스 중, 전자방출소자에 손상을 부여하기 쉬운 H2, O2, CO, CO2 등의 가스는 게터막(112)에 의해 흡착된다. 한편, 불활성 가스인 Ar은 게터막(112)에 의해 흡착되지 않지만, 리어 플레이트(101)에 부착된 이온펌프(127)에 의해 배기되어, Ar분압을 소자에 영향이 있는 압력인 10-6㎩ 이하로 억제하는 것이 가능하며, 그 결과, Ar에 의한 소자에의 손상(주로 전리한 Ar이온에 의한 스퍼터링에 기인한 소자파괴)이 억제된다. 따라서, 장시간 화상을 표시한 후에도 휘도열화가 없는 장수명의 화상표시장치가 얻어진다.
또, 이온펌프는 이온펌프실(120)이 프릿 유리(125)에 의해 리어 플레이트(101)에 직접 접합되고, 자석(121)이 요크(122)에 의해 유지되고 있는 구성이므로, 화상표시장치는 얇고 경량인 것으로 된다. 또한, 자석(121)과 요크(122)는 용이하게 착탈가능하므로, 재이용이 가능하다. 게다가, 이온펌프실(120) 내에서 방전이 일어나도, 유해한 전자파를 접지된 요크(122)에 의해 차폐하는 것이 가능하며, 나아가서는 요크(122)에 의해 자장의 누설을 감소시킬 수 있으므로, 화상표시장치는, 고품위의 화상을 표시할 수 있다.
또, 이온펌프는 리어 플레이트(101)뿐만 아니라, 페이스 플레이트(109)에 접합해도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
본 발명에 의한 화상표시장치는, 상술한 전자원으로서 표면전도형 전자방출소자 이외에, 전계 방출형 전자방출소자나 단순 매트릭스형 전자방출소자를 이용하고, 또한, 전자원으로부터 방출된 전자빔을 제어전극(그리드전극 배선)을 이용해서 제어함으로써 화상을 표시하는 화상표시장치에도 응용할 수 있다.
( 실시예 )
이하, 본 발명에 대해서, 실시예를 이용해서 구체적으로 설명한다.
( 실시예 1)
이온펌프를 지닌 화상표시장치를 도 1을 이용해서 설명하고, 화상표시장치로서의 진공용기의 구성과 제작방법에 대해서 도 3 내지 도 7을 이용해서 설명한다.
먼저, 화상표시장치로서의 밀봉용기의 제작방법에 대해서 설명한다. 페이스 플레이트(109)로서 두께 2.8㎜, 크기 190㎜×270㎜인 소다유리(SL: 닛뽄판초자사(Nippon Sheet Glass Co., Ltd.) 제품)를 이용하고, 리어 플레이트(101)로서 두께 2.8㎜, 크기 240㎜×320㎜인 동일한 소다유리를 이용하였다. 실제로 이용된 리어 플레이트(101)에는, 화상영역 밖이고 유리프레임(105)의 안쪽으로 되는 장소에 직경 8㎜의 배기구(107)를 뚫었다.
전자원인 표면전도형 전자방출소자(104)의 소자전극(402) 및 (403)의 막은, 리어 플레이트(101) 상에 백금막을 증착법에 의해 형성하고, 포토리소그라피기술(에칭법 및 리프트오프법 등의 가공기술을 포함)에 의해, 상기 막을 막두께 100㎚, 전극간 간격 L 2㎛, 소자전극길이 W 300㎛인 형상으로 가공해서 형성하였다.
이어서, 리어 플레이트(101)에, 각각 Ag 페이스트 잉크를 인쇄, 소성함으로 써 폭 500㎛, 두께 12㎛의 상부배선(102)(100개)과, 폭 300㎛, 두께 8㎛의 하부배선(103)(600개)을 형성하였다. 외부의 구동회로에의 인출단자도 마찬가지로 제작하였다. 층간 절연층(401)은 유리페이스트를 인쇄 및 소성(소성온도 550℃)함으로써, 20㎛의 두께로 형성하였다.
다음에, 상기 리어 플레이트(101)를 세정하고, DDS(디메틸디에톡시실란: 신에츠카가쿠사 제품)의 에틸알코올로 희석된 용액을, 스프레이법으로 산포하고, 120℃에서 가열건조하였다. PdO(산화 팔라듐)입자로 이루어진 미립자막의 도전성 박막(405)은, 리어 플레이트 및 소자전극상에, 물 85% 및 이소프로필알코올 15%로 이루어진 수용액에 팔라듐-프롤린 착체 15중량%를 용해시키고, 이와 같이 해서 제조된 유기팔라듐 함유 용액을, 잉크 젯 도포장치로 도포한 후, 350℃에서 10분간의 가열처리를 행함으로써, 직경 60㎛로 형성하였다.
이어서, 지지프레임(105)은, 두께 2㎜, 외형 150㎜ × 230㎜, 폭 10㎜의 형상을 얻도록, 재질로서 소다유리(SL: 닛뽄판초자사(Nippon Sheet Glass Co.,Ltd.) 제품)를 이용해서 준비하였다. 지지프레임(105)과 동일한 형상의 시트형상 프릿 유리(106)인 LS7305(닛뽄 전기초자사(Nippon Electric Glass Corporation) 제품)를 상기 리어플레이트(101)의 접합될 장소에 설치하고, 지지프레임(105) 위에 1g/㎟의 하중을 가한 상태에서, 클린오븐 내에 설치하고, 430℃에서 30분간 가열함으로써, 상기 지지프레임(105)을 상기 리어 플레이트(101)에 접합하였다. 동시에 고압단자도 지지프레임(105)과 마찬가지 방식으로 리어 플레이트(101)에 접합하였다.
이상과 같이 해서 작성한 리어 플레이트(101)를 도 5에 표시한 진공배기장치 를 이용해서, 이하의 포밍처리와 활성화처리를 행하였다. 먼저, 도 5에 표시한 바와 같이, 기판 스테이지(503) 상에 설치된 리어 플레이트(101)의 인출 전극(도시생략)을 제외한 영역을 O자형상 링(502)에 의해 실링하고, 이 O자형상 링내의 영역을 진공실(501)에 의해서 덮었다. 기판 스테이지(503)에는, 리어 플레이트(101)를 해당 스테이지 상에 고정하기 위한 정전 척(electrostatic chuck)(504)을 지니고 있고, 리어 플레이트(101)의 이면에 형성된 ITO막(510)과 정전 척 내부의 전극 간에 1㎸의 전압을 인가해서, 리어 플레이트(101)를 척으로 고정했다.
다음에, 진공실 내부로부터 자기부상형 터보 몰리큘러 펌프(505)로 배기하고, 리어 플레이트에 대해 포밍공정 이후의 공정을 이하와 같이 행하였다.
먼저, 진공실 내부를 압력이 10-4㎩로 될 때까지 배기하고, 전압 12V, 펄스폭 1msec의 직사각형 파형을 스크롤 주파수 10㎐로 순차 상부배선(102)에 인가하였다. 또, 하부배선(103)은 접지시켰다. 진공실 내부에는 수소와 질소와의 혼합가스(2% H2 및 98% N2)를 도입하고, 압력은 1,000㎩로 유지하였다. 가스도입속도는 매스 플로 콘트롤러(mass flow controller)(508)에 의해서 제어하는 한편, 진공실로부터의 배기유량은, 배기장치와 유량제어용의 콘덕턴스 밸브(507)에 의해서 제어하였다. 도전성 박막(405)에 흐르는 전류치가 거의 0으로 되었을 때, 전압인가를 중지하였다. 진공실 내부의 H2와 N2와의 혼합가스가 배기되었을 때 포밍처리를 완료시키고 나서, 리어 플레이트(101) 상의 모든 도전성 박막(405)에 균열을 형성함으로써 전자방출부(404)를 제작하였다.
다음에, 이하의 활성화 공정에 의해 리어 플레이트 상의 모든 소자를 활성화시켰다. 즉, 활성화공정은, 진공실(501) 내부를 10-5㎩까지 배기하는 공정; 진공실 내에 톨루니트릴(분자량: 117)을, 해당 톨루니트릴의 분압이 1×10-4㎩이 될 때까지 도입하는 공정; 및 상부배선(102)을 10라인으로 시분할(스크롤링)하면서, 파고치 ±14V, 펄스폭 1msec의 양(兩)극성의 직사각형파의 전압을 인가하는 공정을 포함한다.
활성화 종료후, 진공실(501)에 잔존하는 톨루니트릴을 배기하고 나서, 해당 진공실(501)을 대기압으로 복귀하고, 리어 플레이트(101)를 인출하였다.
이온펌프는 각각 SUS로 이루어진 원통형상의 애노드(114)와 캐소드(115)를 지니고, 캐소드(115)의 중심부는 Ti전극(116)에 접지되어 있다. 이들을 유리로 이루어진 이온펌프실(120)에 배치하고, 해당 애노드(114)와 캐소드(115) 각각에 접속된 애노드 접속단자(117)와 캐소드 접속단자(118)를 해당 이온펌프실(120)의 바깥쪽에 배치하고 있는 구성의 2극형 스퍼터 이온펌프를 이용하였다. 이온펌프실(120)은 상기 애노드(114)와 캐소드(115)가 수납될 수 있는 크기(W 30㎜×D 30㎜ ×H 30㎜)로 성형가공한 소다석회 유리를 이용하였다. 상기 애노드 접속단자(117)와 캐소드 접속단자(118)는 듀멧 선으로 이루어지고, 이온펌프실(120)의 인출구에, ASF1304(아사히초자사(Asahi Glass Corporation) 제품)라 불리는 프릿 유리를 도포하고, 450℃, 30분간 가열, 소성하였다. 그 후, He 누설검출기로 이온펌프실 내의 누설을 검사였으나, 검출한계치인 10-12㎩·㎥/sec 이하였다.
다음에, 이온펌프실(120)을 리어 플레이트(101)에 대해서 접합한 면(4변)에, VS-2(닛뽄전기초자사(Nippon Electric Glass Corporation) 제품)라 불리는 프릿 유리와 유기바인더로 이루어진 페이스트를 디스펜서로 도포하였다. 이 페이스트를 400℃, 30분간 가열해서 가소성을 행하고, 더욱 그 소성 자체의 가스제거처리를 통해 감압하 480℃에서 가스제거를 행하였다. 이온펌프실(120)을 실온으로 복귀한 후, He 누설검출기로 누설검사를 행한바, 검출한계치인 10-12㎩·㎥/sec 이하였다.
또, 애노드(114)와 애노드 접속단자(117) 및 캐소드(115)와 캐소드 접속단자(118)를 접속하기 위하여, 각각 YAG레이저로 용접을 행하였다. 이어서, 이온펌프실 내의 누설을 He 누설검출기로 검사를 행한바, 검출한계치인 10-12㎩·㎥/sec 이하였다.
이어서, 진공소성로 내의 지지대 위의 리어 플레이트(101)의 배기구(107)가 설치된 면 상에, 4면을 프릿 유리(125)로 피복한 이온펌프실(120)을 놓는다. 지지대 상에 이온펌프실(120)을 누른 상태에서, 해당 지지대 위에 분동을 놓았다. 이 분동의 무게는 프릿 유리(125)에 의해 접합될 면에 0.5g/㎟로 되도록 결정되었다.
진공소성로를 10-4㎩의 감압상태로 배기하고, 390℃로 가열하고, 80분간 유지하였다. 진공소성로를 실온으로 복귀한 후에, 대기압으로 복원해서, 리어 플레이트(101)를 인출하였다.
다음에, 지지프레임(105) 상에 인듐을 도포하고, 상부배선(102) 상에, 20라인 마다 간격을 두고 스페이서(113)를 설치하였다. 스페이서(113)는, 화상표시영 역밖에 설치된 절연성 대에 대해서, 아론 세라믹 W(동아합성사 제품(Toagosei Co., Ltd.) 제품)로 접착고정하였다.
한편, 페이스 플레이트(109) 상에, 형광막(110)에는 스트라이프 형상의 각 형광체(R, G, B)와 흑색도전재(블랙 스트라이프)를 교대로 분리시켜 형성하고, 그 위에 알루미늄 박막으로 이루어진 메탈 백 막(111)을 200㎚의 두께로 형성하였다. 다음에, 페이스 플레이트(109)의 둘레에 미리 설치된 은 페이스트 패턴 상에 인듐(108)을 도포하였다.
상기 지지프레임(105) 및 이온펌프실(120)을 접합한 리어 플레이트(101)와, 페이스 플레이트(109)를 반송 유지대(604)에 설치하고, 도 6에 표시한 진공처리장치의 열려 있는 반입·반출구(601)를 통해, 대기압의 로드실(602)에 투입한다. 반입·반출구(601)를 닫은 후, 로드실(602)의 압력을 3×10-5㎩정도까지 내리고, 게이트 밸브(605)를 열어 반송유지대(604)를 미리 1×10-5㎩정도의 압력으로 배기수단 2(607)에 의해 압력을 감압한 진공처리실(603)에 반입하고, 게이트 밸브(605)를 닫았다. 반송 유지대(604)가 소정의 위치에 수납된 후, 도 7에 표시한 바와 같이, 리어 플레이트(101)에 상부 핫플레이트(706), 페이스 플레이트(109)에 하부 핫플레이트(707)를 밀착시켜, 이들을 300℃에서 1시간 가열하였다.
다음에, 리어 플레이트(101)와 그것을 지지하는 반송 유지대(604)의 일부를, 상부 핫플레이트(706)와 함께 상부방향으로 30㎝정도 상승시켰다. 다음에, 리어 플레이트(101)와 페이스 플레이트(109) 사이의 공간에, 한쪽의 덮개형상 유지부 (703)를 삽입해서 페이스 플레이트(109) 상에 놓았다. 덮개형상 유지부(703)의 안쪽 천정에 설치되어 있는 바륨 게터를 함유하는 용기에 12A의 전류를 매 10초마다 순차 인가해서, 50㎚ 두께의 바륨 막을 페이스 플레이트(109)의 메탈 백 막(111) 상에 형성시켰다. 덮개형상 유지부(703)를 원래의 위치로 되돌리고, 다른 쪽의 덮개형상 유지부(703)에 대해서도 마찬가지 조작을 행하였다.
다음에, 덮개형상 유지부(703)를 그의 원래의 위치로 되돌리고; 리어 플레이트(101), 반송유지대(604)의 일부인 지지 지그 및 상부 핫플레이트(706)를 하강시키고; 상부 핫플레이트(706) 및 하부 핫플레이트(707)를 180℃로 가열하였다. 180℃에서 3시간 유지한 후, 리어 플레이트(101), 반송 유지대(604)의 일부인 지지지그 및 상부 핫플레이트(706)를 더욱 하강시키고, 리어 플레이트(101), 페이스 플레이트(109) 및 지지프레임(105)에 60㎏/㎠의 하중을 인가하였다. 이 상태에서 가열을 중지하고, 실온까지 자연냉각하여 밀봉을 완료하였다.
게이트 밸브(605)를 열고, 진공처리실(603)로부터 로드실(602)에 진공실을 반출하고, 게이트 밸브(605)를 닫은 후, 로드실(602)의 압력을 대기까지 회복시킨 후, 반입·반출구(601)로부터 밀봉용기를 반출하였다. 상술한 바와 같이 제작한 밀봉용기에는 균열이나 갈라짐 등은 전혀 볼 수 없었다.
다음에, 이온펌프실(120)의 주위에 EP001(세메다인사(Cemedine Corporation) 제품)로 불리는 2액 경화형 에폭시접착제를 도포하고, 지지판(123) 상에 300g의 분동을 놓고 접착제를 경화시킴으로써 아크릴로 이루어진 지지판(123)을 리어플레이트에 접합하였다. 지지판(123)에는, 퍼멀로이로 이루어진 요크(122)를 고정하는 나사구멍이 4개소 뚫려 있다. 동시에, 인청동으로 이루어진 판 스프링(119)도 동일한 접착제로 이온펌프실(120)의 소정의 위치에 접착시키고, 이어서, 캐소드 접속단자(118)와 도통되도록 In땜납으로 접속하였다. 다음에, 요크(122)의 안쪽의 소정 위치에 자석(121)을 부착하고, 접지용 도체(126)를 나사에 의해 요크(122)에 부착하고, 가우스 메터로 자장을 측정하면서, 이온펌프의 중심에 최대의 자장으로 되도록 자석(121)의 위치를 조정하면서 해당 요크(122)를 나사에 의해 지지판에 고정하였다. 회로 테스터로 접지용 도체(126)와 캐소드 접속단자(118) 간의 도통을 확인하였다. 이상과 같은 공정으로 이온펌프(127)를 제작하였다.
다음에, 밀봉용기를 화상표시가능하도록 해당 밀봉용기를 전압인가장치 및 고압인가장치와 케이블로 접속하는 공정과; 또한, 이온펌프(127)의 애노드 접속단자(117) 및 캐소드 접속단자(118)를 배선에 의해 이온펌프전원과 접속하는 공정에 의해, 이온펌프(127)를 지닌 화상표시장치를 조립하였다.
이어서, 이온펌프전원에 5㎸의 전압을 인가하고, 이온펌프의 중심에 1400G 이상의 자장으로 이온펌프(127)를 구동하였다. 또, 화상표시장치에 접속된 전압인가장치로부터 16.7μsec, 60㎐ 및 15V의 조건을 지닌 화상신호를 전자방출소자에 공급하고, 동시에 고압인가장치에 의해 10㎸의 고전압을 인가해서 표면전도형 전자방출소자(104)를 발광시켜, 화상표시장치를 화상표시시켰다.
화상표시장치의 수명평가를 위해, 화상표시장치를 연속해서 화상 표시시켜, 휘도가 초기의 절반으로 줄어들 때까지의 시간을 측정한바, 15,000시간이었다.
또, 신뢰성 시험으로서 내충격시험을 행한바, 비교예(도 9)에서는 10개의 패 널 중 5개의 패널에 누설이 발생하여, 장기의 화상표시를 행할 수 없었으나, 본 실시예에서는 1개의 패널도 누설이 발생하지 않았다. 또, 상기 내충격성 시험은, JIS C 0041에 의거한 낙하충격시험이며, 실온(23±5℃, 50 내지 70%RH), 정현 반파형상 펄스, 가속도 50G, 작용시간 11ms 및 가속방향 6방향의 조건으로 각 방향에 대해 연속해서 3회 행하였다.
또한, 패널용기 실장 후의 화상표시장치의 두께는, 비교예(도 9)에 비해서 100㎜정도 얇았다.
또, 화상표시장치에 화상을 표시했던바, 비교예(도 9)의 화상표시장치에서는 이온펌프에서의 방전에 의해 발생된 노이즈의 영향 및 자석의 자장의 영향으로, 화질의 열화를 보인 반면, 본 발명에 의한 화상표시장치의 화상은, 노이즈 및 자장에 의한 영향은 없었다.
본 실시예에서 제작한 화상표시장치는, 이온펌프가 리어 플레이트 이면에 프릿에 의해 접합된 유리하우징 내에 수용되어 있고, 따라서, 누설의 발생이 없고, 소형, 박형, 경량 및 저렴하며, 높은 신뢰성을 지니며, 그 밖에, 이온펌프가 용이하게 부착되므로 장수명을 지닌다.
( 실시예 2)
실시예 2에 있어서는, 이온펌프실(120)에 캐소드 접속단자(118)를 접속하는 스프링으로서 코일스프링(201)을 사용한 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 이온펌프(127)를 지닌 화상표시장치를 작성하였다.
다음에, 밀봉용기를 화상표시가능하도록 해당 밀봉용기를 전압인가장치 및 고압인가장치와 케이블로 접속하는 공정과; 또한, 이온펌프(127)의 애노드 접속단자(117) 및 캐소드 접속단자(118)를 배선에 의해 이온펌프전원과 접속하는 공정에 의해, 화상표시장치를 조립하였다.
이어서, 이온펌프전원에 5㎸의 전압을 인가하고, 이온펌프의 중심에 1400G 이상의 자장으로 이온펌프(127)를 구동하였다. 또, 화상표시장치에 접속된 전압인가장치로부터 16.7μsec, 60㎐ 및 15V의 조건을 지닌 화상신호를 전자방출소자에 공급하고, 동시에 고압인가장치에 의해 10㎸의 고압을 인가해서 표면전도형 전자방출소자(104)를 발광시켜, 화상표시장치를 화상표시시켰다.
화상표시장치의 수명평가를 위해, 화상표시장치를 연속해서 화상 표시시켜, 휘도가 초기의 절반으로 줄어들 때까지의 시간을 측정한바, 15,000시간이었다.
또, 신뢰성 시험으로서 내충격시험을 행한바, 비교예(도 9)에서는 10개의 패널 중 5개의 패널에 누설이 발생하여, 장기의 화상표시를 행할 수 없었으나, 본 실시예에서는 1개의 패널도 누설이 발생하지 않았다. 또한, 패널용기 실장 후의 화상표시장치의 두께는, 비교예(도 9)에 비해서 100㎜ 정도 얇았다.
또, 화상표시장치에 화상을 표시했던바, 비교예(도 9)의 화상표시장치에서는 이온펌프에서의 방전에 의해 발생된 노이즈의 영향 및 자석의 자장의 영향으로, 화질의 열화를 보인 반면, 본 발명에 의한 화상표시장치의 화상은, 노이즈 및 자장에 의한 영향은 없었다.
본 실시예에서 제작한 화상표시장치는, 이온펌프가 리어 플레이트 이면에 프릿에 의해 접합된 유리하우징 내에 수용되어 있고, 따라서, 누설의 발생이 없고, 소형, 박형, 경량 및 저렴하며, 높은 신뢰성을 지니며, 그 밖에, 이온펌프가 용이하게 부착되므로 장수명을 지닌다.
( 실시예 3)
실시예 3에 있어서는, 전자원으로서 전계 방출형 전자방출소자를 이용한 화상표시장치에 대해서 설명한다. 도 8은 본 실시예에서 이용한 전계 방출형 전자방출소자(801)의 구조를 표시한다. 동 도면에 있어서, (802)는 음전극, (803)은 양전극이고, (805)는 그 선단을 예각으로 형성한, 전자를 방출하는 전자방출부, (804)는 절연층이다. 이와 같은 구성에 있어서, 양전극(803)이 고전위로 될 수 있도록 양전극(803)과 음전극(802)에 전압을 인가하면, 전자방출부(805)에 전계가 집중해서 터널(tunnel)효과에 의해서 전자방출부(805)로부터 전자가 방출된다.
이하, 본 실시예의 화상표시장치의 제작방법에 대해 설명한다. 실시예 1과 마찬가지의 리에플레이트(101)를 이용해서, 먼저 전계 방출형 전자방출소자(801)를 리어 플레이트(101) 상에 제작한다. 음전극(802) 및 양전극(803)은 Mo를 이용해서 두께 0.3㎛로 형성하고, 전계 방출부(805)의 선단각이 45도로 될 수 있도록 1화소에 대응하는 전자원에는 100개의 전자방출부(805)를 형성하고, 절연층(804)은 SiO2를 이용해서 두께 1㎛로 형성하였다. 상기 각 막은, Mo 또는 SiO2를 스퍼터링법에 의해서 퇴적시키고, 포토리소그라피기술(에칭기술, 리프트오프기술 등의 가공기술도 포함함)에 의해서 그 퇴적된 막을 가공함으로써 형성하였다. 다음에, 실시예 1과 동일한 방법으로, 해당 실시예 1과 동일한 구조 및 부재를 가지도록 상부 배선(102) 및 하부배선(103)을 형성하였다. 또, 양전극(803)의 일부를 하부배선(103)에 전기적으로 접촉시키고, 또 음전극(802)의 일부를 상부배선(102)에 전기적으로 접촉시켰다. 또, 실시예 1과 마찬가지 방법으로, 동일한 구조 및 부재를 사용해서 리어 플레이트(101)와 페이스 플레이트(109)를 형성하였다.
상기 공정 이후는 실시예 1과 모두 마찬가지로 해서 이온펌프를 지닌 화상표시장치를 제작하였다. 이와 같이 해서 제작한 화상표시장치의 이온펌프전원에 5㎸의 전압을 인가하고, 이온펌프의 중심에 1400G 이상의 자장으로 이온펌프(127)를 구동하였다. 또, 화상표시장치에 접속된 전압인가장치로부터 16.7μsec, 60㎐ 및 15V의 조건을 지닌 화상신호를 전자방출소자에 공급하고, 동시에 고압인가장치에 의해 10㎸의 고압을 인가해서 전자방출부(805)를 발광시켜, 화상표시장치를 화상표시시켰다.
화상표시장치의 수명평가를 위해, 화상표시장치를 연속해서 화상 표시시켜, 휘도가 초기의 절반으로 줄어들 때까지의 시간을 측정한바, 15,000시간이었다.
또, 신뢰성 시험으로서 내충격 시험을 행한바, 비교예(도 9)에서는 10개의 패널 중 5개의 패널에 누설이 발생하여, 장기의 화상표시를 행할 수 없었으나, 본 실시예에서는 1개의 페널도 누설이 발생하지 않았다. 또한, 패널용기 실장 후의 화상표시장치의 두께는, 비교예(도 9)에 비해서 100㎜ 정도 얇았다.
또, 제작한 화상표시장치에 의해 화상을 표시시킨바, 비교예(도 9)의 화상표시장치에서는, 이온펌프의 방전에 의해 발생된 노이즈의 영향 및 자석의 자장의 영향으로, 화질이 열화된 화상을 표시하였으나, 본 발명에 의한 화상표시장치는, 노 이즈 및 자장에 의한 영향이 없는 화상을 표시하였다.
본 실시예에서 제작한 화상표시장치는, 리어 플레이트의 뒷면에 프릿에 의해 접합된 유리 하우징내에 수용된 이온펌프를 지니고 있으므로, 누설을 일으키지 않고, 소형, 박형, 경량 및 저렴한 동시에 높은 신뢰성을 지니며, 그 밖에, 이온펌프가 용이하게 부착되기 때문에 긴 수명을 지닌다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이온펌프는 기판에 프릿에 의해 단순한 구성으로 접합되어 있고, 또, 탈착가능한 요크에 설치된 이온펌프의 자석을 갖고 있기 때문에, 과중한 힘을 받지 않으므로, 제조된 화상표시장치는, 누설이 없고, 경량·박형이고 높은 신뢰성을 지닌다.
또, 이온펌프가 요크를 개재해서 접지되어 있는 경우, 이온펌프의 방전에 의한 노이즈가 발생하지 않고, 또 요크가 자장을 차단하기 때문에 자장에 의한 화상에의 영향이 없으므로, 고품위의 화상을 표시하는 화상표시장치를 제조할 수 있다.
또한, 게터막에 의해 거의 흡착되지 않는 방출가스를 이온펌프에 의해 용이하게 배기할 수 있어, 화상을 표시할 때 발생된 방출가스에 의한 전자원의 열화를 억제하는 것이 가능하므로, 화상표시장치의 수명을 대폭 연장하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명에 의한 화상표시장치의 구성을 이용함으로써, 박형이고, 고품위의 화상을 표시하는 동시에, 긴 수명 및 높은 신뢰성을 지닌 화상표시장치를 제조하는 것이 가능해진다.

Claims (6)

  1. 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원 기판과, 이 전자원 기판과 대향해서 배치되어 형광막과 애노드를 지닌 화상형성기판으로 구성된 진공실; 및
    이온펌프실, 이 이온펌프실에 수용되는 애노드 및 캐소드, 그리고 상기 이온펌프실의 외부에 설치된 자석을 지닌 이온펌프를 포함하는 화상표시장치에 있어서,
    상기 이온펌프실이, 상기 전자원 기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되고,
    상기 자석은, 상기 이온펌프실이 접속된 기판에 대해서 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 자석은 상기 이온펌프실이 접속된 기판에 고정된 유지부에 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 유지부는, 상기 이온펌프의 캐소드 접속단자에 접속되고, 또, 상기 유지부는 접지되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 유지부는, 스프링에 의해 상기 이온펌프의 캐소드 접속단자와 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 이온펌프실은, 프릿 유리에 의해 상기 전자원 기판 또는 상기 화상형성기판에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 유지부는, 이온펌프실이 접속된 기판에 독립적으로 접착된 지지부재에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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