KR20060050631A - 화상표시장치 - Google Patents

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KR20060050631A
KR20060050631A KR1020050078077A KR20050078077A KR20060050631A KR 20060050631 A KR20060050631 A KR 20060050631A KR 1020050078077 A KR1020050078077 A KR 1020050078077A KR 20050078077 A KR20050078077 A KR 20050078077A KR 20060050631 A KR20060050631 A KR 20060050631A
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마사루 가미오
이하치로 고후쿠
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

전자원기판과 화상형성기판을 가진 진공용기를 구비한 화상표시영역에서 화상을 형성하는 화상표시장치는 전자원기판 또는 화상표시기판에 형성된 개구부를 을 개재해서 자장형성부의 작용에 의해 진공용기를 배기하는 이온펌프를 가지며, 상기 자장형성부는, 전자원기판 또는 화상형성기판 상에 자장형성부를 수직으로 투영해서 형성된 그림자가 화상영역 밖에 위치할 수 있도록 배치된다.

Description

화상표시장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 실시형태를 표시하는 구성 단면도
도 2a 및 도 2B는 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 실시형태를 표시하는 구성 단면도
도 3은 본 발명에 의한 화상표시장치의 구성 개략도
도 4A 및 도 4B는 전자원을 설명하는 도면
도 5는 포밍/활성화 공정을 설명하는 도면
도 6은 화상표시장치를 제조하는 진공처리장치의 구성 개략도
도 7은 진공처리실에 있어서의 베이킹, 게터플래시 및 밀봉접착공정을 설명하는 도면
도 8은 비교예의 구성을 설명하는 도면
도 9는 연통로의 단면을 표시하는 도면
도 10은 자석에 요크를 장착한 이온펌프를 표시하는 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 리어플레이트 102: 상배선
103: 하배선 104: 전자방출소자
105: 지지프레임 106: 프릿유리
107: 개구부 108: 양극전극
109: 음극전극 110: 양극접속단자
111: 음극접속단자 112: 이온펌프케이싱
113: Ti전극 120: 표면전도형 전자방출소자
150: 화상표시영역 151: 수선
201: 페이스플레이트 202: 형광막
203: 메탈백막 204: 게터막
205: 인듐 206: 스페이서
208: 자석 209: 이온펌프
210: 이온펌프의 인상부재 211: 요크
220: 연통로 401: 층간절연층
402, 403: 소자전극 404: 전자방출부
405: 도전성박막 501: 진공용기
502: O링 503: 기판스테이지
504: 정전척 505: 레귤러펌프
506: 전원 507: 콘덕턴스밸브
508: 매스플로콘트롤러 510: ITO막
601: 반출입구 602: 로드실
603: 진공처리실 604: 반송홀더
605: 게이트밸브 606: 배기수단
702: 게터배선 703: 덮개형상홀더
704: 게터배선단자 705: 브러시형상접촉전극
706: 상호트플레이트 707: 하호트플레이트
(기술 분야)
본 발명은 전자방출소자를 사용한 화상표시장치에 관한 것이다.
(배경 기술)
전자원으로서 다수의 전자방출소자를 평면 기판 상에 배열하고, 전자원으로부터 방출한 전자빔을 대향하는 기판 상의 화상형성부재의 형광체에 조사해서 형광체를 발광시켜 화상을 표시하는 평면형상 디스플레이에 있어서는, 전자원과 화상형성부재를 포함하는 진공용기의 내부를 고진공으로 유지할 필요가 있다. 이것은 진공용기 내부에 가스가 발생해서 압력이 상승하면, 그 영향의 정도는 가스의 종류에 따라 다르지만, 전자원에 악영향을 미쳐 전자방출량을 저하시켜, 밝은 화상의 표시를 할 수 없게 되기 때문이다.
특히 평면형상 디스플레이에 있어서는, 화상표시부재로부터 발생한 가스가 화상표시영역 밖에 설치된 게터에 도달하기 전에 전자원 근방에 집적해서, 국소적인 압력 상승과 그에 따르는 전자원 열화가 특징적인 문제가 된다. 일본 특개평 9-82245호 공보에는, 화상표시영역 내에 게터를 배치해서, 발생한 가스를 즉석에서 흡착해 소자의 열화나 파괴를 억제하는 방법이 기재되어 있다. 또, 일본 특개 2000-133136호 공보에서는, 화상표시영역 내에 비증발형 게터를 설치하고, 화상표시영역 외에 증발형 게터를 배치하는 구성이 표시되어 있다. 또한, 일본 특개 2000-315458호공보는 진공쳄버 내에서 탈가스, 게터형성, 밀봉접착(진공용기화)을 포함하는 일련의 작업을 행하는 방법을 나타내고 있다.
게터에는 증발형 게터와 비증발형 게터가 있지만, 증발형 게터는 물이나 산소에 대한 배기속도는 극히 크지만, 아르곤(Ar)과 같은 불활성가스는 증발형 게터와 비증발형 게터 모두 배기속도가 거의 0에 가깝다. 아르곤가스는 전자빔에 의해 전리되어 플러스 이온이 되고, 이것이 전자를 가속하기 위한 전계에서 가속되어, 전자원에 충돌함으로써, 전자원에 손상을 준다. 또한, 경우에 따라서는 플러스이온이 진공용기 내부에서 방전을 일으키게 하는 경우도 있어, 장치를 파괴하는 일도 있다.
한편, 일본 특개평 5-121012호 공보에는, 평면 디스플레이의 진공용기에 스퍼터 이온펌프를 접속해서, 고진공을 장시간 유지하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 평면 디스플레이는 강력한 자석이 필요하기 때문에, 자계에 의해 디스플레이의 전자 궤도가 편향되어, 화상에 영향을 주는 경우가 있다.
본 발명은 이러한 과제를 감안해서 이루어진 것이고, 이온펌프를 사용한 경우에 있어서, 자계의 영향을 감소시켜서, 화상형성영역 내에서의 휘도 불균일이 적고, 휘도의 경시변화가 적은 화상표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으 로 한다.
본 발명은 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원기판, 및 이 전자원기판과 대향해서 배치되고, 형광막과 양극전극막을 가지는 화상형성기판으로 구성되는 진공용기를 구비한 화상표시장치에 있어서, 이온펌프가 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되어 있고, 상기 이온펌프의 자장형성수단을 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판 상에 수직으로 투영해서 형성된 그림자가 화상표시장치의 화상표시영역 내에 존재할 수 없는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 표면에 배치된 복수의 전자방출소자를 포함하는 화상표시영역을 가진 배면기판, 및 상기 배면기판과 대향해서 배치되고, 형광막과 양극전극막을 가지는 전면기판으로 구성되는 진공용기; 및 상기 배면기판에 형성된 개구부에 접속되고, 상기 배면기판의 배면에 배치된 자장형성수단을 가지는 이온펌프를 구비한 화상표시장치에 있어서, 상기 배면기판의 배면 상의 자장형성수단에 의해 수직으로 투영된 영역과 상기 화상표시영역에 대응하는 상기 배면기판의 배면 상의 영역 사이에 간격이 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
(바람직한 실시형태의 설명)
본 발명은 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원기판, 및 이 전자원기판과 대향해서 배치되고, 형광막과 양극전극막을 가지는 화상형성기판으로 구성되는 진공용기를 구비한 화상표시장치에 있어서, 이온펌프가 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되어 있고, 상기 이온펌프의 자장형성수단의, 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판에 대해서 수직으로 투영해서 형성된 그림자가 화상표시장치의 화상표시영역 내에 존재할 수 없는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 표면에 배치된 복수의 전자방출소자를 포함하는 화상표시영역을 가진 배면기판, 및 상기 배면기판과 대향해서 배치되고 형광막과 양극전극막을 가지는 전면기판으로 구성되는 진공용기; 및 상기 배면기판에 형성된 개구부에 접속되고, 상기 배면기판의 배면에 배치된 자장형성수단을 가지는 이온펌프를 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 배면기판의 배면 상의 자장형성수단에 의해 수직으로 투영된 영역과 상기 화상표시영역에 대응하는 상기 배면기판의 배면 상의 영역 사이에 간격이 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
이 경우에, 상기 투영된 그림자는 화상표시영역으로부터 1㎜ 이상 떨어져 있거나, 상기 간격이 1㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이하, 도면을 참고로 해서 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 본 발명의 화상평가장치를 도 1 내지 도 7을 참고해서 설명한다. 이하의 설명에서, 전자원기판을 배면기판(리어플레이트), 화상형성기판을 전면기판(페이스플레이트)으로서 설명한다.
<이온펌프의 위치의 설명>
도 1 내지 도 3은 본 발명의 화상표시장치의 구성을 나타내는 개략도의 일례이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 리어플레이트(101)는 투명한 유리기판의 안쪽 ( 표면)에, 상배선(102), 하배선(103), 전자방출부가 형성된 전자방출부재인 표면전도형 전자방출소자(전자원)(120)를 가지고; 페이스플레이트(201)는 투명한 유리기판의 안쪽에 도포된 형광막(202)과 양극전극막인 메탈백막(203)과 게터막(204)을 가지고; 지지프레임(105)은 리어플레이트(101)에 프릿유리(106)로 접속되어 있고; 이온펌프(209)는 리어플레이트(101)의 배기구(107)에 프릿유리(106)로 접속되어 있다. 지지프레임(105)과 페이스플레이트(201)를 인듐(205) 등의 금속을 사용해서 진공중에서 가열 밀봉접착해서, 진공용기인 외위기가 구성된다.
이온펌프(209)는 양극전극(108), 음극전극(109), 양극접속단자(110) 및 음극접속단자(111)를 가지고, 이것들은 이온펌프케이싱(112)의 내부에 고정되어 수용되고, 이온펌프케이싱(112)의 외측에 자석(208)이 구비되어 있다. 양극접속단자(110) 및 음극접속단자(111)는 이온펌프 구동용의 이온펌프 전원(도시생략)에 배선 접속되어 있다. 자석(208)은 자장형성수단이며, 이 예에서는 영구자석을 사용하고 있지만, 전자석과 같은 자장형성수단을 사용해도 된다.
본 발명의 화상형성장치에서는, 이온펌프(209)의 자석(208)은 화상표시영역으로부터 떨어진 위치에 배치되고, 화상표시영역의 위쪽 또는 아래쪽의 리어플레이트 또는 페이스플레이트의 어느 것에도 존재하지 않는다. 구체적으로는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 자석(208)을 리어플레이트 및 페이스플레이트 상에 수직으로 투영했을 때에, 그 리어플레이트 또는 페이스플레이트의 배면에 형성된 그림자의 영역 (또는 동등하게는, 수직투영영역)이 화상표시영역(150) 내에 들어가지 않게 되어 있다. 여기서, 화상표시영역이란, 전자원 및 그에 대응하는 형광막이 배치되어 있는 영역이며, 발광해서 화상을 표시하는 영역이다. 화상표시영역을 더 상세히 설명하면, 리어플레이트에 배치된 복수의 전자방출소자 중 최외측에 배치된 전자방출소자를 연결하는 선에 의해 둘러싸인 영역, 또는 페이스플레이트 상의 형광막이 최외측에 배치된 상기한 전자방출소자로부터 방출된 전자에 의해 여기되어 발광하는 화소를 연결하는 선에 의해 둘러싸인 영역이다. 또, 수선(151)은 자석(208)을 리어플레이트 및 페이스플레이트에 수직으로 투영했을 때에 형성된 선 중 화상표시영역에 가장 가까운 선이다.
화상표시영역(150)과 수선(151)과의 최단거리를 D로 했을 때, D는 바람직하게는 1mm 이상, 특히 바람직하게는 5mm 이상이다. 그러나, 거리를 너무 크게 하면 기판의 사이즈가 커지므로, 통상은 25mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하로 한다.
이온펌프의 자석을 화상표시영역으로부터 떼어놓기 위한 하나의 방책으로서는, 진공용기 내에서 화상표시영역으로부터 충분히 떨어진 위치에 개구부를 배치하는 것을 들 수 있다. 그러나, 이 경우, 진공용기 내에서 화상표시와 관계없는 공간이 증대해서 중량증가 및 진공유지의 점에서 낭비가 많다.
그래서, 본 발명의 1태양에 있어서는, 상기 진공용기에 형성된 개구부(107)에 대해서 이온펌프의 중심을 횡방향으로 변위시키는 것이 바람직하다. 도 1에서는, 개구부(107)에 연통로(220)를 형성함으로써, 진공용기와 이온펌프를 접속하고 있다. 연통로를 형성함으로써, 개구부(107)에 대해서 이온펌프의 중심을 횡방향으로 크게 변위시킬 수가 있다. 특히, 도 1 및 도 9(도 1의 지면에 대해 수직으로 자른 단면도)에 나타내는 바와 같이, 연통로로서는 리어플레이트 또는 페이스플레이 트(도 1에서는 리어플레이트(101)의 예를 나타냄)의 기판의 이면을 한 쪽의 벽면으로서 사용하고, 나머지의 3쪽을 인상부재(210)에 의해 둘러싸서, 연통하는 공간을 형성하는 것이 바람직하다. 연통로를 길게 함으로써, 개구부(107)의 수직방향에는 인상부재(210)가 존재하게 되어, 자장형성수단의 위치를 화상표시영역으로부터 크게 떼어놓을 수가 있다. 리어플레이트 또는 페이스플레이트와 인상부재로 구성되는 연통로의 크기는 배기이온의 콘덕턴스 등을 고려해서 적당히 결정할 수가 있다. 예를 들면, 도 9에 있어서, 연통로 내부높이는 3mm~20mm가 바람직하고, 특히 5mm~10mm가 바람직하다.
이와 같이 형성된 연통로에 의해 이온펌프를 진공용기에 접속함으로써, 진공용기 내의 공간을 증대시키지 않아도 되고, 필요에 따라 리어플레이트 또는 페이스플레이트의 한쪽만의 사이즈를 크게 하면 된다. 또, 인상부의 높이가 조금 증대하는 것만으로 장치의 깊이의 증대가 최소로 된다.
인상부재와 이온펌프케이싱(112)은 일체로 만드는 것도 가능하고, 일체화된 인상부재와 이온펌프케이싱(112) 안에 이온펌프의 전극부를 만들어 넣는 것도 가능하므로, 화상표시장치의 깊이를 늘리지 않고 인상부재를 사용할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 이온펌프케이싱 및 연통로를 구성하는 인상부재의 재료는 유리, 세라믹스, 금속 등으로부터 적당히 선택할 수가 있다. 프릿유리로 리어플레이트 또는 페이스플레이트에 접합할 수 있는 재료가 바람직하고, 경량화, 소형화의 관점으로부터 성형유리, 유리판을 프릿유리로 접합한 유리구성체 등이 바람직하게 사용된다.
본 발명의 다른 태양에서는, 자장형성수단의 자석이 요크(강자성체)를 구비하고 있다. 예를 들면, 도 2A에 나타내는 바와 같이, 자기회로를 형성할 수 있는 요크(211)로 이온펌프를 덮는다. 예를 들면, 도 10에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 요크(211)로 이온펌프 전체를 5방향으로부터 덮어도 되고, 또는 한 방향만 브릿지구조로 하고 3방향으로부터 덮어도 된다. 도 10에서는, 양극접속단자, 음극접속단자의 도시는 생략했다. 요크를 설치함으로써, 자속의 확대를 제한할 수가 있으므로, 자석의 단부로부터 리어플레이트 또는 페이스플레이트에 내린 수선(151)이 화상표시영역(150) 내에 들어가지 않으면, 자속의 화상에 대한 영향은 감소한다. 또 요크에 의해 유효부의 자속밀도를 올릴 수가 있으므로, 자석을 얇게 할 수도 있다. 요크의 재질로서는, 철 등의 강자성체를 사용할 수가 있다. 요크를 설치했을 때에는, (D)는 바람직하게는 3mm 이상, 특히 바람직하게는 7mm 이상이다. 그러나, 거리를 너무 크게 하면 기판의 사이즈가 커지므로, 통상은 30mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하로 한다. 또한, 그 전자원기판 또는 화상형성기판에 대해서 수직으로 투영된 요크의 위치가 화상표시장치의 화상표시영역의 범위 외가 되어야 하며, 즉 요크를 포함하는 이온펌프의 위치가 화상표시영역으로부터 떨어진 것이 바람직하다. 요크로부터의 수선의 발과 표시영역의 최단거리를 (D')로 하면, (D')는 바람직하게는 1mm 이상, 특히 바람직하게는 5mm 이상이다. 그러나, 거리를 너무 크게 하면 기판의 사이즈가 커지므로, 통상은 30mm 이하, 바람직하게는 20mm 이하로 한다.
도 2B는 상기 진공용기에 형성된 개구부(107)의 중심축으로부터 이온펌프(209)의 중심축이 변위된 형태를 나타내는 도면이다. 이 도면에서는, 도 2A보다 개 구부(107)가 화상표시부에 더 가깝게 형성되어 있다. 요크(211)를 설치함으로써, 화상표시영역에 대한 자력의 영향을 줄일 수가 있지만, 화상표시영역의 바로 아래에 자석이 있는 경우는, 화상표시영역이 자력의 영향을 현저하게 받게 되기 때문에, 이온펌프(209)의 중심선을 개구부(107)의 중심축으로부터 변위시킴으로써, 요크 단부로부터의 리어플레이트 또는 페이스플레이트에의 수선의 발이 화상표시영역 외에 위치하도록 요크가 배치되는 구성이 되고 있다. 화상표시영역과 개구부를 근접시킴으로써, 진공용기의 내부 공간을 감소시킬 수가 있다. 또, 도 2A의 개구부와 화상표시부의 위치관계에 있어서, 개구부(107)의 중심축으로부터 이온펌프의 중심축을 변위시키면, 자석은 화상표시부로부터 더 멀어지므로, 한층 더 화상에 대한 자장의 영향을 감소시킬 수 있다.
또, 지지프레임(105)의 위치가 전자방출소자(전자원)(120)에 가까운 경우는, 도 1과 같이 이온펌프(209) 본체를 개구부(107)로부터 떼어놓기 위해서, 연통로를 형성함으로써 진공용기로부터 이온펌프케이싱(112) 공간에의 통로를 형성할 수도 있다.
이온펌프를 복수 사용해도 되고, 이온펌프를 페이스플레이트측에 부착해도 되는 것은 물론이다.
<화상표시장치의 전체 설명>
이하, 화상표시장치 전체에 대해 설명한다. 도 3에 있어서, 용기 외 단자(도시생략)로부터 변조신호입력을 하배선(103)을 통해, 주사신호입력을 상배선(102)을 통해 전압을 인가하고, 고압단자(Hv)(도시생략)로부터 고압을 인가해서 화상을 표 시하는 것이다. 이온펌프(209)는 배기구(107)를 개재해서 진공용기와 접속되어 있고, 이온펌프를 전원(도시생략)으로 구동함으로써 배기구를 통해 방출가스의 배기를 행한다. 동 도면에 있어서, (120)은 전자원인 표면전도형 전자방출소자이며, (102), (103)은 표면전도형 전자방출소자의 한 쌍의 소자전극과 접속된 상배선(Y방향 배선) 및 하배선(X방향 배선)이다.
도 4A는 리어플레이트(101) 상에 설치된 표면전도형 전자방출소자(120) 및 전자원을 구동하기 위한 배선 등의 일부를 나타낸 개략도이다. 동 도면에 있어서, (103)은 하배선, (102)는 상배선, (401)은 상배선(102)과 하배선(103)을 전기적으로 절연하는 층간절연막을 나타내고 있다.
도 4B는 도 4A의 표면전도형 전자방출소자(120)의 구조의 4B-4B선 확대단면도를 나타내며, (402), (403)은 소자전극, (405)는 도전성박막, (404)는 전자방출부이다.
우선, 표면전도형 전자방출소자를 사용한 화상표시장치예에 대해 설명한다.
도 2A, 도 2B 및 도 3의 구성에 있어서, 리어플레이트(101)로서 소다유리, 붕규산유리, 석영유리 및 SiO2를 표면에 형성한 유리기판 ,및 알루미나 등의 세라믹 기판 등의 절연성기판이 사용되고, 페이스플레이트(201)로서는 투명한 소다유리 등의 유리기판이 사용된다.
표면전도형 전자방출소자(120)의 소자전극(도 4A 및 도 4B의 (402), (403)에 상당)의 재료로서는, 일반적 도전체가 이용되고, 예를 들면, Ni, Cr, Au, Mo, W, Pt, Ti, Al, Cu, Pd 등의 금속 혹은 이들의 합금, 및 Pd, Ag, Au, RuO2, Pd-Ag 등 의 금속 혹은 이들의 금속산화물과 유리 등으로 구성되는 인쇄도체, In2O3-SnO2 등의 투명도전체, 및 폴리실리콘 등의 반도체재료 등으로부터 적당히 선택된다.
소자전극은 진공증착법, 스퍼터법, 화학기상퇴적법 등을 사용함으로써 상기 전극재료의 막을 형성하는 공정, 포토리소그래피기술(에칭, 리프트 오프 등의 가공기술도 포함한다) 등에 의해 소망하는 형상으로 가공하는 공정에 의해 형성할 수 있으며, 그 외의 인쇄법에 의해서도 형성가능하다. 요컨데, 상기의 소자전극재료는 소망하는 형상으로 형성할 수 있으면 되고, 어떤 방법으로 처리해도 된다.
도 4A에 나타내는 소자전극 간격(L)은 바람직하게는 수백 ㎚에서 수백 ㎛이다. 소자전극은 재현성좋게 제작하는 것이 요구되기 때문에, 보다 바람직한 소자전극 간격(L)은 수 ㎛로부터 수십 ㎛이다. 소자전극 길이(W)는 전극의 저항값, 전자방출특성 등을 고려해서 수 ㎛로부터 수백 ㎛가 바람직하고, 또 소자전극(402), (403)의 막두께는 수십 ㎚로부터 수 ㎛가 바람직하다. 구성은 도 4B에 나타낸 구성뿐만이 아니라, 리어플레이트(101) 상에 도전성박막(405), 소자전극(402), (403)의 전극의 순서로 형성된 구성으로 해도 된다.
도전성박막(405)은 양호한 전자방출특성을 얻기 위해서는 미립자로 구성된 막이 특히 바람직하고, 그 막두께는 소자전극(402), (403)에의 스텝커버리지, 소자전극(402), (403) 간의 저항값, 및 후술하는 통전포밍조건 등에 의해 설정되지만, 바람직하게는 0.1㎚에서 수백 ㎚이고, 특히 바람직하게는 1㎚에서 50㎚이다. 그 저항값 Rs는 102~107Ω/□이다. 상기 Rs는 두께가 t, 폭이 w, 길이가 1일 때 나타나는 양이며, R=Rs(1/w)로 표시되는 관계를 가진다.
또, 도전성박막(405)을 구성하는 재료는 Pd, Pt, Ru, Ag, Au, Ti, In, Cu, Cr, Fe, Zn, Sn, Ta, W, Pb 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, 및 카본 등을 들 수가 있다. 또, 여기서 설명하는 미립자막이란, 복수의 미립자가 집합한 막이며, 그 미세구조로서 미립자가 개개로 분산 배치된 상태뿐만 아니라, 미립자가 서로 접촉, 혹은 서로 겹친 상태(섬형상도 포함한다)의 막을 나타내고 있고, 미립자의 직경은 0.1㎚에서 수백 ㎚이며, 바람직하게는, 1㎚에서 20㎚이다.
도전성박막(405)은 리어플레이트(101) 상에 소자전극(402), (403)을 형성하는 스텝; 및 유기금속용액을 도포해서 건조시킴으로써 유기금속박막을 형성하는 스텝에 의해 제작된다. 여기서 설명하는 유기금속용액이란, 전술의 도전성박막(405)을 형성하는 금속을 주원소로 함유하는 유기금속화합물의 용액을 의미한다.
그 후, 유기금속박막을 가열소성처리하고, 리프트오프, 에칭 등에 의해 패터닝해서, 도전성박막(405)을 형성한다. 또, 위의 설명에 있어서 도전성박막(405)의 형성법으로서 유기금속용액의 도포법에 의해 설명했지만, 이것에 한정되는 것이 아니고, 도전성박막이 진공증착법, 스퍼터법, 화학기상퇴적법, 분산도포법, 디핑법, 스피너법 등에 의해 형성되는 경우도 있다.
전자방출부(404)는 도전성박막(405)의 일부에 형성된 고저항의 균열이며, 통 전포밍으로 불리는 처리에 의해 형성된다. 통전포밍은 소자전극(402), (403)간에 도시하지 않은 전극으로부터 통전을 행해서, 도전성박막(405)을 국소적으로 파괴, 변형 혹은 변질시켜서 구조를 변화시키는 처리이다. 통전시의 전압파형은 특히 펄스파형이 바람직하고, 통전방법은 펄스파고치가 일정한 전압펄스를 연속적으로 인가하는 방법, 및 펄스파고치를 증가시키면서, 전압펄스를 인가하는 방법이 있다. 포밍처리는 통전처리에 한정되는 것은 아니고, 도전성박막(405)에 균열 등의 간격을 생기게 해서 고저항상태를 형성하는 처리를 사용해도 된다.
통전포밍처리가 종료한 소자에 활성화라고 부르는 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 활성화처리란, 소자전류(소자전극(402), (403) 사이에 흐르는 전류), 및 방출전류(전자방출부(404)로부터 방출되는 소자전류)를 현저하게 변화시키는 처리이다. 예를 들면, 유기물질 가스 등의 탄소화합물 가스를 함유하는 분위기하에서, 통전포밍과 마찬가지로, 펄스의 인가를 반복함으로써 행할 수가 있다. 이때 사용된 바람직한 유기물질의 가스분위기의 압력은 소자를 배치하는 진공용기의 형상이나, 유기물질의 종류 등에 따라 다르기 때문에, 경우에 따라 적당히 설정된다.
활성화처리에 의해, 분위기 속에 존재하는 유기물질이 도전성박막(405) 상에 퇴적해서, 탄소 혹은 탄소화합물로 이루어진 유기박막을 형성한다.
활성화처리는 소자전류와 방출전류를 측정했을 때, 예를 들면, 방출전류가 포화한 시점에서 종료한다. 활성화처리를 위해 인가되는 전압펄스는 화상표시시의 동작구동전압이나, 그보다 큰 전압을 가지는 것이 바람직하다.
형성된 균열은 0.1㎚로부터 수십 ㎚의 입자직경의 도전성 미립자를 가지는 일도 있다. 도전성 미립자는 도전성박막(405)을 구성하는 물질의 적어도 일부의 원소를 함유하고 있다. 또, 전자방출부(404) 및 그 근방의 도전성박막(405)은 탄소 및 탄소화합물을 함유하는 일도 있다.
또, 표면전도형 전자방출소자(120)로서 리어플레이트(101)의 위에 평면형상으로 표면전도형 전자방출소자(120)를 형성한 평면형뿐만 아니라, 리어플레이트(101)에 수직인 면에 표면전도형 전자방출소자(120)를 형성한 수직형이어도 되고, 또한, 열음극을 사용한 열전자원, 전계방출형 전자방출소자 등, 요컨데 전자방출소자를 사용한 화상표시장치를 예로 든다면, 전자를 방출하는 소자이면, 특히 제한은 되지 않는다.
다음에, 도 3 및 도 4A, 도 4B를 참조해서 표면전도형 전자방출소자(120)의 배열 및 동 소자에 화상표시용의 전기(전력)신호를 공급하는 배선을 설명한다.
배선의 예로서 서로 직교하는 2개의 배선(Y:상배선(102), 및 X:하배선(103), 이들을 단순매트릭스배선이라고 한다)을 사용할 수가 있다. 배선에 있어서, 상배선(102)은 표면형 방출소자(120)의 소자전극(402)에 접속되고, 하배선(103)은 이 소자(120)의 소자전극(403)에 접속된다. 상배선(102) 및 하배선(103)은 진공증착법, 스크린인쇄법, 오프셋인쇄법 등의 인쇄법, 스퍼터법 등을 사용해서 형성된 도전성금속 등으로 구성할 수가 있고, 그 재료, 막두께, 폭은 적당히 설계된다. 그 중에서 제조코스트가 싸고, 취급이 용이한 인쇄법을 사용하는 것이 바람직하다.
사용되는 도전성페이스트는 Ag, Au, Pd, Pt 등의 귀금속, Cu, Ni 등의 비금속(卑金屬)의 단독, 또는, 이것들을 임의로 조합한 금속을 포함하고, 인쇄기로 페 이스트를 인쇄해서 배선패턴을 형성한 후, 500℃ 이상의 온도에서 소성한다. 형성된 상하 인쇄 배선 등의 두께는 수 ㎛~수백 ㎛정도이다. 또한, 적어도 상배선(102)과 하배선(103)이 겹쳐지는 위치에는, 유리페이스트를 인쇄, 소성(500℃ 이상)한 두께 수㎛~수백 ㎛정도의 층간절연막(401)을 형성해서, 전기적인 절연을 취한다.
Y방향의 상배선(102)의 단부는 표면전도형 전자방출소자(120)의 Y측의 행을 입력신호에 따라 주사하기 위한 화상표시신호의 주사신호를 상배선(102)에 인가할 수 있도록 주사측 전극 구동수단으로서의 구동회로부와 전기적으로 접속되어 있다. 한편, X방향의 하배선의 단부는 표면전도형 전자방출소자(120)의 각 열을 입력신호에 따라 변조하기 위한 화상표시신호의 변조신호를 하배선에 인가할 수 있도록 변조신호 구동수단으로서의 구동회로부와 전기적으로 접속되어 있다.
페이스플레이트(201)의 내면에 도포된 형광막(202)은 모노크롬표시의 경우는, 단일의 형광체만으로 이루어지지만, 컬러화상을 표시하는 경우, 적, 록, 청의 삼원색을 발광하는 형광체를 흑색 도전재로 분리한 구조로 한다. 흑색 도전재는 그 형상에 따라 블랙 스트라이프 또는 블랙 매트릭스 등으로 불리워진다. 포토리소그래피법, 혹은 인쇄법에 의해, 형광체 슬러리를 도포하고 소망하는 크기의 화소로 패터닝해서, 각 색의 형광체로 구성되는 형광막을 형성한다.
형광막(202) 상에는 양극전극막의 메탈백막(203)이 형성되어 있다. 메탈백막(203)은 Al 등의 도전성박막에 의해 형성되어 있다. 메탈백막(203)은 형광막(202)에서 발생한 광 중, 전자원이 되는 리어플레이트(101)의 방향으로 나아가는 광을 반사해서 화상의 휘도를 향상시킨다. 또, 메탈백막(203)은 페이스플레이트(201)의 화상표시영역에 도전성을 부여해서 전하가 축적되는 것을 막아, 리어플레이트(101)의 표면전도형 전자방출소자(120)에 대해서 양극전극의 역할을 한다.
메탈백막(203)은 페이스플레이트(201) 및 화상표시장치 내에 잔류하는 가스가 전자선으로 전리되는 반응에 의해 생성되는 이온에 의해 형광막(202)이 손상되는 것을 막는 등의 기능도 가지고 있다.
메탈백막(203)은 고전압을 인가하기 위해서, 고압인가장치와 전기적으로 접속되게 된다.
지지프레임(105)은 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101) 사이의 공간을 기밀 밀봉하는 것이다. 지지프레임(105)은 페이스플레이트(201)에 대해서는 In(인듐)(205)를 사용해서 접속되고, 리어플레이트(101)에 대해서 프릿유리(106)에 의해 접속됨으로써 외위기로서의 밀봉용기가 구성된다. 상기 스텝에 있어서, 리어플레이트(101)와 지지프레임(105)을 In으로 접속하는 것도 가능하다. 지지프레임(105)은 페이스플레이트(201) 및 리어플레이트(101)와 동재질, 혹은 그들과 거의 동일한 정도의 열팽창률을 가지는 유리, 세라믹스 또는 금속 등을 사용할 수가 있다.
지지프레임(105)과 이온펌프케이싱(112)은, 전자방출부(404)가 형성되기 전, 즉 포밍·활성화처리하기 전에 리어플레이트(101)에 프릿유리(106)로 접속해 두는 것이 바람직하다. 지지프레임(105)을 페이스플레이트(201)에 In으로 접속하는 경우는, 지지프레임(105)은 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101)와 지지프레임(105)으로 밀봉용기를 형성할 때에, 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101)에 접속되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 프릿유리(106)로 지지프레임(105)을 리어플 레이트(101)에 접속한다.
프릿유리의 모재로는 그 성분에 따라 SiO2계 유리, Te계 유리, PbO계 유리, V2O5계 유리, Zn계 유리가 있고, 실제로는, 이모재에 산화물필러를 혼입함으로써, 열팽창계수α를 조절한 프릿유리를 얻을 수 있다. 상기 내화물필러로서는, PbTiO3, ZrSiO4, Li2O-A12O3-2SiO2, 2MgO-2Al2O3-5SiO2, Li2O-Al2O3-4 SiO3, Al2O3-TiO2, 2ZnO-SiO2, SiO2, SnO2 등이 포함된다. 이들 중에서, 일 종류 이상의 필러를 혼합한 혼합물을 프릿유리로서 적당히 사용할 수 있다.
진공분위기에 있어서의 소성에 의한 접합을 위해 프릿유리가 사용된 경우에는, 이 소성은 발포를 수반하고, 프릿유리는 접착강도, 기밀성을 확보할 수 없기 때문에 프릿유리는 대기분위기 속에서 가소성(假燒成)을 행하고, 진공분위기 속에서 가열해서 프릿유리를 탈포한 후에, 접합하는 것이 바람직하다.
프릿유리는 분말이기 때문에, 유기바인더를 사용해서 페이스트화하고, 접속부에 도포해 사용한다. 페이스트화한 프릿유리의 도포방법으로서는, 공기압을 사용한 디스펜스법이 일반적이지만, 디핑법, 인쇄법 등을 적당히 사용할 수가 있다. 또는, 미리 링형상 또는 스트립형상의 시트에 형성해서, 가소성 및 탈가스를 실시한 프리폼품도 사용할 수가 있다.
프릿유리의 소성시에는, 프릿유리가 소성 온도에서 다소 유동성을 가지게 되기 때문에, 이것을 평평하게 하기 위한 가압력이 필요하고, 0.5g/mm2 이상의 가압력 이 바람직하게 사용된다.
이온펌프케이싱(112)도 지지프레임(105)과 마찬가지로 프릿유리(106)로 리어플레이트(101)에 접속된다. 이온펌프케이싱(112)의 접속에도, 진공밀봉성이 양호하면, 여러가지 재료 및 접착방법을 적응할 수 있다.
지지프레임(105) 및 이온펌프케이싱(112)을 접속한 리어플레이트(101), 및 페이스플레이트(201)를 준비한 후, 기판의 전자선 세정, 게터막(204)의 증착 형성, 외위기로서의 밀봉용기의 형성(지지프레임(105) 및 이온펌프케이싱(112)을 접속한 리어플레이트(101)와 페이스플레이트(201)와의 접속)을 진공분위기를 유지한 상태에서 실시한다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 진공처리장치의 전체 개념도를 나타낸다. 로드실(602)은 기판을 반입, 반출하기 위해서 사용되고, 진공처리실(603)에 있어서 베이킹, 게터성막, 밀봉접착 등의 처리를 행한다. 게이트밸브(605)는 로드실(602)로부터 진공처리실(603)을 분리하기 위한 것이고, 반송홀더(604)에 의해 기판을 반송한다. 배기수단 1(606)에 의해 로드실(602)을 진공배기하고, 배기수단 2(607)에 의해 진공처리실(603)을 진공배기한다. 반출입구(601)에 의해 기판을 반출입한다.
도 7은 진공처리실(603)에서 실시되는 공정 개념도를 나타내고, (706)은 상부핫플레이트, (707)은 하부핫플레이트를 나타내고, 다른 구성부재는 전술한 번호와 동일한 것은 동일한 부재를 나타낸다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 형광막(202) 및 메탈백막(203)이 형성된 페이스플레이트(201)와 지지프레임(105) 및 이온펌프케이싱(112)을 접속한 리어플레이트 (101)를 함께 반송홀더(604)에 장착하고, 개방된 반출입구(601)를 통해 대기 개방된 로드실(602)로 반입하고, 로드실(602)의 압력을 10-4Pa 이하 정도까지 배기한다. 다음에, 미리 압력을 배기수단 2(607)로 10-5Pa정도까지 배기해 둔 진공처리실(603)로 통하는 게이트밸브(605)를 열고, 진공처리실(603)에 반송홀더(604)를 반송한 후, 게이트밸브 (605)를 닫는다.
게터막의 재료로서는 Ba, Mg, Ca, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W 등의 금속 및 이들의 합금을 사용할 수가 있지만, 바람직하게는 증기압이 낮고 취급하기 쉬운 알칼리토류금속인 Ba, Mg, Ca 및 이들의 합금이 바람직하게 사용된다. 그 중에서도 염가이고, 게터재료를 유지하고 있는 금속제캡슐로부터 용이하게 증발할 수 있는, 공업적으로도 제조가 용이한 Ba 또는 Ba를 함유한 합금이 바람직하다.
다음에, 진공처리실(603)에서 실시되는 제조공정의 개요를 도 7에 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, 진공처리실(603)에 반입된 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101)를 상부핫트플레이트(706)와 하부핫플레이트(707)에 각각 유지하고 베이킹 및 가열처리함으로써 탈가스처리한다. 이 때, 리어플레이트(101)는 상부핫플레이트(706)에 유지되어 있으므로, 리어플레이트(101)의 이면에 접속된 이온펌프케이싱(112)이 손상되지 않도록 이탈부(708)가 상부핫플레이트(706)에 형성되어 있다. 베이킹 온도는 50℃에서 400℃까지 적당히 선택할 수가 있지만, 부재의 내열성이 허락하는 한 고온에서 처리하는 것이 바람직하다. 다음에, 핫플레이트의 각각을 상하로 분리하면서 동시에 리어플레이트(101)도 상승시켜, 페이스플레이트(201) 상 면 위에 공간을 형성한다. 한쪽의 덮개형상홀더(703)를 이 공간에 이동시켜서, 페이스플레이트(201) 상에 세트한다. 외부의 전원으로부터 브러시형상접촉전극(705), 배선단자(704), 배선(702)을 통해 전류를 공급해서, 게터를 가열함으로써 플래시시켜서 게터막(204)을 페이스플레이트(201)의 반면에 형성한다.
마찬가지로 나머지의 반면에도 게터막(204)을 형성한다. 다음에, 덮개형상홀더(703)를 전의 위치로 이동시키고, 다시 상부핫플레이트(706)와 하부핫플레이트(707) 사이의 소정의 위치에서 In합금 등을 피복한 페이스플레이트(201)와 미리 지지프레임(105)과 이온펌프케이싱(112)이 접속되어 있는 리어플레이트(1O1)를 사이에 끼우고, 가열하면서 하중을 가함으로써 In합금을 용해해서, 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101)와 지지프레임(105)으로 둘러싸인 진공용기(진공외위기)를 형성한다. 또, 컬러화상표시의 화상표시장치를 제조하는 경우에는, 표면전도형 전자방출소자(104)와 형광막(202)의 화소(도시생략)를 일대일로 대응시키기 위해 페이스플레이트(201)와 리어플레이트(101)의 위치맞춤을 행하고 진공 밀봉접착함으로써 진공용기를 형성한다. 그 후, 실온 정도까지 냉각한다. 다음에, 다시 상호트플레이트(706)와 하호트플레이트(707)를 각각 상하방향으로 이동시키고, 밀봉용기를 로드실(602)로 반송해서, 반출입구(601)로부터 꺼낸다.
이상의 공정에 의해, 리어플레이트(101), 지지프레임(105), 페이스플레이트(201)로 둘러싸이는 공간은 대기압 이하의 압력으로 밀봉유지가능한 진공용기로서 형성된다. 다음에, 이온펌프케이싱(112)에 자석(208)을 부착하고, 경우에 따라서는 요크(211)를 부착한다. 또한, 이온펌프 전원(도시생략)과 양극접속단자(110) 및 음 극접속단자(111)를 배선에 의해 접속한다.
상술한 일련의 처리에 의해 진공용기는 화상표시장치가 된다. 상술한 바와 같이 제작한 화상표시장치에 대해 이온펌프 전원(도시생략)의 전원을 넣어 이온펌프(209)를 가동한다. 다음에, 상배선(102)에 접속된 주사구동수단 및 하배선(103)에 접속된 변조구동수단으로부터, 각 표면전도형 전자방출소자(104)에 화상신호인 주사신호와 변조신호를 제공한다.
주사신호와 변조신호와의 차이전압으로서 구동전압, 즉 소자전극에 전기신호가 인가되어, 도전성박막(405)을 통해 전류가 흘러, 그 일부가 균열인 전자방출부(404)에서 전자로 변경되고, 이 전자가 상기 전기신호에 따른 전자빔이 되어 방출되어, 메탈백막(203), 형광막(202)에 인가된 고전압(1KV~10KV)에 의해 가속되어, 형광막(202)에 충돌해서 형광체를 발광시켜, 화상을 표시한다.
상기 공정에서, 메탈백막(203)의 목적은 형광체로부터 방출된 광 중 내면측을 향하는 광을 페이스플레이트(201) 측으로 경면 반사함으로써 휘도를 향상시키는 것, 전자빔 가속전압을 인가하기 위한 전극으로서 작용하는 것, 상기 밀봉용기 내에서 발생한 부이온의 충돌에 의한 손상으로부터의 형광막(202)의 보호 등이다.
이온펌프(209)는 인가전압이 1KV전후로부터 동작을 시작하지만, 인가전압이 증가할수록 배기능력이 증가한다. 인가전압이 증가하면 소비전력이 커지는 것이나, 절연대책을 확실히 실시하지 않으면 안된다고 하는 폐해가 커진다. 그래서, 효율적으로 이온펌프(209)를 구동하는 전압으로서는 2KV~5KV가 바람직하게 사용된다.
화상이 표시되면, 전자가 방출되어 화상표시장치 내의 부재로부터 가스가 방 출된다. 이들 가스 중 전자방출소자에 손상을 주기 쉬운 H2, O2, CO 및 CO2 등의 가스는 게터막(204)에 의해 흡착된다. 한편, 불활성가스인 Ar은 게터막(204)에 의해 흡착되지 않지만, 리어플레이트(101)에 장착된 이온펌프(209)에 의해 배기되어, Ar분압을 소자에 영향이 있는 압력인 10-6Pa 이하로 억제할 수가 있어, Ar에 의한 소자에의 손상(주로 전리된 Ar이온 스퍼터에 의한 소자 파괴)이 억제된다. 따라서, 장시간 화상표시를 해도 휘도열화가 없는 장수명의 화상표시장치를 얻을 수 있다.
또한, 화상표시장치는, 이온펌프(209)의 자석 등의 자장형성수단이 화상표시영역으로부터 떨어져 있기 때문에, 전자빔의 궤도가 자장에 의해 편향되는 것이 적은, 양호한 화상표시특성을 유지할 수 있게 된다.
또, 소형이고 경량인 이온펌프가 프릿유리로 리어플레이트에 직접 접속되어 있으므로, 화상표시장치는 얇아져서, 경량이 된다. 또, 화상표시장치는 이온펌프에 연통하는 개구부로부터 변위된 이온펌프를 가지고 있기 때문에, 인상부재의 사용에 의해 연통로를 형성했을 경우에도, 배기관을 사용해서 외측에 이온펌프를 장착했을 경우보다 짧은 깊이를 가질 수 있다.
상술한 전자원으로서 표면전도형 전자방출소자 외에, 전계방출형 전자방출소자 및 단순매트릭스형 전자방출소자를 사용한 것이나, 단순매트릭스형 외에 전자원으로부터 나온 전자빔을 제어전극(그리드전극배선)을 사용해서 제어해서 화상을 표시하는 화상표시장치 등에 있어서도, 본 발명의 화상표시장치의 구성은 유효하다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것들에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지에 반하지 않는 한 적당히 변경할 수 있는 것이다.
<실시예 1>
화상표시장치에 있어서, 이온펌프(209)의 자석(208)이 전자방출소자(전자원) (120)와 전자선에 노출된 형광막(202)으로부터 떨어진 위치에 설치된 화상표시장치를 도 1을 사용하고, 이 화상표시장치로서의 진공용기의 제조방법에 대해서 도 2 내지 도 7을 사용해서 설명한다.
우선, 화상표시장치로서의 밀봉용기의 제조방법에 대해 설명한다. 리어플레이트(101)로서 두께 2.8mm, 크기 240mm × 320mm, 페이스프레이트(201)로서 두께 2.8mm, 크기 190mm × 270mm의 소다유리(SL:일본판유리사제)를 사용하고, 실제로는 리어플레이트(101)로는 화상영역 외에서 유리프레임(105)의 안쪽이 되는 장소에 직경 8mm의 배기구(107)를 개방한 것을 사용했다.
전자원인 표면전도형 전자방출소자(120)의 소자전극(402) 및 (403)의 막은 리어플레이트(101) 상에 백금의 막을 증착법에 의해 형성했고, 이 막을 포토리소그래피기술(에칭기술, 리프트오프기술 등의 가공기술을 포함한다)에 의해 가공해서, 막두께100㎚, 전극 간격 L=2㎛, 소자전극 길이 W=300㎛의 형상으로 가공했다.
다음에, 리어플레이트(101)에 폭 500㎛, 두께 12㎛의 상배선(102)(100개) 및 폭 300㎛, 두께 8㎛의 하배선(103)(600개)을 각각 Ag페이스트잉크를 인쇄, 소성해서 형성했다. 외부의 구동회로에의 인출단자도 마찬가지로 제작했다. 층간절연층 (401)은 유리페이스트를 인쇄, 소성(소성온도 550℃)해서, 두께 20 ㎛로 형성했다. 다음에, 상기 리어플레이트(101)를 세정하고, DDS(디메틸 디에톡시 실란: 신에쓰 화학사제)의 에틸알코올 희석용액을 스프레이법에 의해 살포하고, 120℃에서 가열 건조했다. 도전성박막(405)으로서 물 85%, 이소프로필 알코올15%로 이루어진 수용액에 팔라듐프롤린 착체 0.15wt%를 용해하고, 이와 같이 제조된 유기 팔라듐함유액을 잉크젯도포장치로 도포한 후, 350℃에서 10분간의 가열처리를 해서, PdO(산화팔라듐)입자로 이루어진 미립자막의 도전성박막(405)을 리어플레이트 및 소자전극상에 직경 60㎛로 형성했다.
지지프레임(105)은 두께 2mm, 외형 150mm × 230mm, 폭 10mm의 형상을 얻도록 제작되었고, 재질은 소다유리(SL;일본판유리사제)를 사용했다. 리어플레이트(101)에 접속되는 면에 프릿유리인 LS7305 (일본일렉트릭글라스사제)를 디스펜서를 사용해서 도포했다. 이 프릿유리를 430℃에서 30분간 가열해서 소성을 행했다.
본 실시예에서 사용한 이온펌프는 2극형 스퍼터링 이온펌프로서, 원통형의 양극전극(108)과 원통의 평판부와 대향하는 평판모양의 음극전극(109)이 SUS로 이루어지고, 음극전극의 중심부는 Ti전극(113)에 접속되어 있다. 이온펌프는 음극전극 (108)과 양극전극(109) 각각에 배선된 음극접속단자(110)와 양극접속단자(111)를 이 이온펌프케이싱(112)의 외측에 가지는 구성이다.
이온펌프케이싱(112)은 상기 음극전극(108)과 상기 양극전극(109)을 수납할 수 있는 크기(W20mm × D25mm × H25mm)로 성형가공한 유리제(PD-200:아사히유리사제)이고, 음극접속단자(110)와 양극접속단자(111)는 듀멧선(Dumet wire)으로 외부 에 접속될 수 있는 구조로 되어 있다. 음극접속단자(110)와 양극접속단자(111)는 이온펌프케이싱(112)에 프릿으로 고정되고 진공 밀봉되어 있고, 외측으로부터 전류를 도입할 수 있다.
또한, 이온펌프로 통하는 연통로를 형성하기 위한 언더프레임형상의 인상부재(210)를 유리(PD-200:아사히유리사제)로 성형가공해서 제작했다. 구체적으로는, W40mm × D25mm × H7.5mm (판두께 2.5mm)의 크기, 5방향으로부터 2.5mm두께의 유리판으로 둘러싸인 형상, 및 상면에 이온펌프케이싱(112)의 내경과 같은 직경의 구멍을 가진 부재를 제작했다.
이온펌프케이싱(112)과 인상부재(210)를 마찬가지로 프릿으로 접합했다. 이와 같이 제작한 이온펌프(209)도, 지지프레임(105)과 마찬가지로 리어플레이트(101)에 접속되는 면에, 프릿유리인 LS7305(일본일렉트릭글라스사제)를 디스펜서를 사용해서 도포했다. 이 프릿유리를 430℃에서, 30분간 가열해서 소성을 행했다.
다음에, 프릿유리(106)를 도포한 지지프레임(105)과 인상부재(언더프레임)(210)를 가진 이온펌프케이싱(112)을, 그 각각을 누르는 지지대에 장착하고, 이 지지대에 하중을 가하면서 오븐에서 390℃로 가열하고, 80분간 유지해서, 리어플레이트(101)에 지지프레임(105)과 인상부재(언더프레임)(210)를 장착한 이온펌프케이싱(112)을 접착했다.
이상과 같이 제조된 리어플레이트(101)를 도 5에 나타내는 진공배기장치를 사용해서 이하의 포밍처리와 활성화처리를 행했다. 먼저, 도 5에 나타내는 바와 같이, 기판스테이지(503) 상에 설치된 리어플레이트(101)의 인출전극(도시생략)을 제 외한 영역을 O링(502)에 의해 밀봉하고, O링의 영역을 진공용기(501)에 의해 덮었다. 기판스테이지(503)에는, 이온펌프케이싱(112)이 닿지 않도록 이탈부(도시생략)가 형성되어 있고, 리어플레이트(101)를 스테이지 상에 고정하기 위한 정전척(504)을 가지고 있으며, 리어플레이트(101)의 이면에 형성된 ITO막(510)과 정전척 내부의 전극 사이에 1kV의 전압을 인가하고, 리어플레이트(101)를 고정했다.
다음에, 진공용기 내부를 자기부상형 터보분자펌프(505)로 배기하고, 리어플레이트에 포밍공정 이후의 공정을 이하와 같이 행했다.
먼저, 진공용기 내부를 압력이 10-4Pa가 될 때까지 배기하고, 펄스폭 1msec의 직사각형파형을 가진 펄스전압을 스크롤주파수 10Hz에서 순차적으로 상배선(102)에 인가하고, 전압은 12V로 했다. 또, 하배선(103)은 지면에 설치했다. 진공용기 내부에는 수소와 질소의 혼합가스(2% H2, 98% N2)를 도입하고, 압력은 1000Pa로 유지했다. 가스 도입은 매스플로콘트롤러(508)에 의해 제어하고, 한편 진공용기로부터의 배기 유량은 배기장치와 유량제어용의 콘덕턴스밸브(507)에 의해 제어했다. 도전성박막(405)에 흐르는 전류치가 거의 0이 되었을 때, 전압인가를 중지했다. 진공용기 내부의 H2와 N2의 혼합가스를 배기했을 때, 포밍처리를 완료시키고, 리어플레이트(101)의 모든 도전성박막(405)에 균열을 형성함으로써 전자방출부(404)를 제조했다.
다음에, 리어플레이트(101) 상의 모든 소자에 대해 아래와 같이 활성화공정 을 행했다. 즉 진공용기(5O1) 내부를 1O-5Pa까지 배기한 후, 진공용기 내에 톨루니트릴(분자량:117)을 그 분압이 1×10-3Pa가 될 때까지 도입하고, 상배선(102)을 10라인에 시분할(스크롤)로 전압을 인가했다. 전압 인가조건은 파고치는 ±14V, 펄스폭 1msec의 바이폴라의 직사각형파를 사용했다.
활성화공정 종료후, 진공용기(501)에 잔존하는 톨루니트릴을 배기한 다음에, 진공용기(501)를 대기압으로 복귀시키고, 리어플레이트(101)를 꺼냈다.
다음에, 지지프레임(105) 상에는 In를 도포하고, 상배선(102) 상에, 20라인마다 스페이서(206)를 설치했다. 스페이서(206)는 화상표시영역 밖에 절연성의 받침대를 설치하고 아론세라믹 W(토아고세이제)로 접착 고정했다.
한편, 페이스플레이트(201)에는, 형광막(202)은, 스트라이프형상의 각 형광체(R, G, B)와 흑색 도전재(블랙 스트라이프)가 교대로 형성된 후, 그 위에 알루미늄박막으로 이루어진 메탈백막(203)이 두께 200nm으로 형성되었다. 다음에, 페이스플레이트(201)의 주변부에 미리 형성된 은페이스트 패턴 상에 In을 도포했다.
상기 지지프레임(105)과 이온펌프(209)를 프릿으로 접속한 리어플레이트(101)와 In을 도포한 페이스플레이트(201)를 반송홀더(604)에 세트하고, 이 반송홀더(604)를 도 6에 나타내는 진공처리장치의 반출입구(601)를 열고, 대기압의 로드실(602)에 투입한다. 반출입구(601)를 닫은 후, 로드실(602)을 3 × 10-5Pa정도까지 압력을 내리고, 게이트밸브(605)를 열고, 반송홀더(604)를 미리 1 × 10-5Pa정도로 배기수단 2(607)로 압력을 내린 진공처리실(603)에 반입하고, 게이트밸브(605)를 닫았다. 반송홀더(604)가 소정의 위치에 들어간 후, 도 7에 나타내는 바와 같이 리어플레이트(101)에 상부핫플레이트(706)를, 페이스플레이트(201)에 하부핫플레이트(707)를 밀착시키고, 300℃에서 1시간 가열했다.
다음에, 리어플레이트(101)와 그것을 지지하는 반송홀더(604)의 일부를 상호트플레이트(706)와 함께 상방향으로 30cm 정도 상승시켰다. 다음에, 리어플레이트(101)와 페이스플레이트(201) 사이의 공간에 한 쪽의 덮개형상홀더(703)를 삽입해서 페이스플레이트(201) 상으로 이동시켰다. 덮개형상홀더(703) 안쪽 천정에 설치되어 있고 Ba게터가 들어있는 컨테이너에 12A의 전류를 10초간 순차적으로 인가해서, Ba막을 페이스플레이트(201)의 메탈백막(203) 상에 50nm두께로 형성했다. 덮개형상홀더(703)를 원래의 위치로 복귀시키고, 다른 쪽의 덮개형상홀더(703)에 있어서도 동일한 조작을 행했다.
다음에, 덮개형상홀더(703)를 원래의 위치로 복귀시키고, 리어플레이트(101), 반송홀더(604)의 일부인 지지도구, 및 상호트플레이트(706)를 내리고, 상부핫플레이트(706) 및 하부핫플레이트(707)를 180℃로 가열했다. 180℃에서 3시간 유지한 후, 리어플레이트(101), 반송홀더(604)의 일부인 지지도구, 및 상부핫플레이트(706)를 더욱 내리고, 리어플레이트(101), 페이스플레이트(201), 및 지지프레임(105)에 60Kg/cm2의 하중을 가했다. 이 상태에서 가열을 중지하고, 자연냉각해서 실온까지 온도를 내려서 밀봉접착을 완료했다.
게이트밸브(605)를 열고, 진공처리실(603)로부터 로드실(602)에 진공용기를 반출하고, 게이트밸브(605)를 닫은 후, 로드실(602)의 압력을 대기압까지 복귀시키고 나서, 반출입구(601)로부터 밀봉용기를 반출했다. 위에서 설명한 바와 같이 제작한 밀봉용기에는 크랙이나 균열 등은 전혀 발생하고 있지 않았다.
이 밀봉용기를 화상표시가능하도록 전압인가장치 및 고압인가장치와 케이블로 접속하고, 또한 이온펌프케이싱(112)의 양극접속단자(110)와 음극접속단자(111)를 배선으로 이온펌프 전원(도시생략)과 접속하고, 이온펌프의 외측에 자석(208)을 장착해서 화상표시장치를 조립했다.
이 때, 자석(208)의 끝면으로부터 리어플레이트에 내린 수선의 발과 화상표시영역(가장 가까운 전자원) 사이의 거리는 1Omm였다.
다음에, 이온펌프 전원에 3KV의 전압을 인가해서 이온펌프(209)를 구동했다. 또, 화상표시장치에 접속된 전압인가장치로부터 화상신호를 전자방출소자에 공급하고, 동시에 고압인가장치에 의해 10KV의 고압을 인가해서 표면전도형 전자방출소자(104)를 발광시켜, 화상표시장치를 화상표시시켰다.
이 화상표시장치의 휘도분포를 측정했는데, 이온펌프의 근방에 있어서도 표시영역의 중앙에 대해서 휘도의 저하는 8% 이하였다.
비교예로서, 도8에 나타낸 바와 같이, 화상표시영역 아래에 자석이 오도록 이온펌프를 배치했을 경우는, 이온펌프의 근방에 있어서, 최대 60%의 휘도의 저하가 보여졌다. 그 이유는 자석의 자장의 영향으로 전자빔의 궤도를 편향시킬 수 있었기 때문에 형광체의 소망한 위치에 전자가 충분히 닿지 않았기 때문이라고 생각 된다.
또, 수명평가를 위해서 화상표시장치를 연속 표시시켜서, 휘도가 개시시의 휘도의 반이 될 때까지의 시간을 측정했는데 15000시간이었다. 또, 화상표시장치는 이온펌프 근방에서 얼룩도 발생하지 않았다.
이상과 같이, 본 실시예에서 제조된 화상표시장치는, 휘도의 불균일이 적어 균일한 표시를 나타내고, 인상부재를 사용해서 연통로를 형성해도 이온펌프의 효과에 의해 수명이 길고, 이온펌프가 리어플레이트의 이면에 프릿에 의해서 접합된 유리하우징 내에 수용되어 있어, 누출의 발생이 없고, 소형, 경량, 고신뢰성뿐만 아니라, 저비용이고, 이온펌프의 설치를 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.
<실시예 2>
도2A에 표시한 바와 같이, 이온펌프케이싱(112)을 직접 리어플레이트(l01)에 프릿유리(106)를 사용해서 접착을 행했다. 그 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 화상표시장치 및 이온펌프를 제작했다.
자석의 외측에는 철제로 된, 두께 2mm의 요크(211)를 설치해서 자력선이 가능한 한 요크 내를 지나도록 했다. 자석과 요크는 전자방출소자(전자원)(120)의 바로 아래에는 오지 않도록 했다. 본 실시예에서는, 자석을 자석의 단부로부터 가장 가까운 전자원까지 1Omm 떼어놓을 수 있도록 배치했다. 자석과 요크의 단부를 전자원으로부터 떼어놓기 위해서, 통상보다 큰 지지프레임(105)과 페이스플레이트(201)용 기판을 사용했다.
실시예 2에서 제작한 화상표시장치의 휘도분포를 측정했는데, 이온펌프의 근 방에서도 표시부 중앙에 대해서 휘도의 저하가 10% 이하가 되어 있었다.
또한, 수명평가를 위해서 화상표시장치를 연속 표시시켜서, 휘도를 측정했는데 표시기간이 15000시간 지나도 휘도가 초기치의 반까지 떨어지지 않았다. 또, 이 화상표시장치는 이온펌프 근방에서 얼룩도 발생하지 않았다.
본 실시예와 같이 요크를 사용하면, 자석의 두께를 얇게 해도, 마찬가지로 이온펌프를 가동시킬 수도 있다. 또, 실시예 1과 마찬가지로, 누출의 발생이 없고, 소형, 경량, 고신뢰성, 저비용이고, 이온펌프의 장착을 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.
<실시예 3>
이온펌프를 도 2B에 나타낸 바와 같이 이온펌프의 중심축을 개구부(107)의 중심축으로부터 화상영역에 대해 반대방향으로 변위시켰다. 이렇게 함으로써, 지지프레임(105)과 페이스플레이트(201)용 기판도 실시예 1과 마찬가지의 것을 사용할 수가 있었다. 그 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 화상표시장치 및 이온펌프를 제작했다. 자석의 외측에는 철제로 된, 두께 2mm의 요크(211)를 설치해서 자력선이 가능한 한 요크 내를 지나도록 했다. 자석과 요크는 전자방출소자(전자원)(120)의 바로 아래에는 오지 않도록 했다. 본 실시예에서는, 자석을 자석의 단부로부터 가장 가까운 전자원까지 1Omm 떼어놓을 수 있도록 배치했다.
실시예 3에서 제작한 화상표시장치의 휘도분포를 측정했는데, 이온펌프의 근방에서도 표시부 중앙에 대해서 휘도의 저하가 10% 이하가 되어 있었다.
또한, 수명평가를 위해서 화상표시장치를 연속 표시시켜서, 휘도를 측정했는 데, 표시기간이 15000시간 이상 지나도 휘도가 초기치의 반까지 떨어지지 않았다. 또, 이온펌프 근방에서 얼룩도 발생하지 않았다. 또, 실시예 1과 마찬가지로, 누출의 발생이 없고, 소형, 경량, 고신뢰성, 저비용이고, 이온펌프의 장착을 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.
<실시예 4>
실시예 1의 화상표시장치에 실시예 2와 마찬가지로 요크(211)를 설치한 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 화상표시장치 및 이온펌프를 제작했다.
실시예 4에서 제작한 화상표시장치의 휘도분포를 측정했는데, 이온펌프의 근방에서도 표시부 중앙에 대해서 휘도의 저하가 5% 이하가 되어 있던 것으로부터 요크의 효과도 인정되었다. 본 발명의 실시예에서 제작한 화상표시장치는, 휘도의 불균일이 적고, 수명이 길고, 또, 실시예 1과 마찬가지로, 누출의 발생이 없고, 소형, 경량, 고신뢰성, 저비용이고, 이온펌프의 장착을 용이하게 할 수 있는 특징이 있다.
본 발명의 구성에 의하면, 이온펌프의 자장형성수단이 화상표시영역의 외측에 위치하기 때문에, 전자방출소자로부터 형광체에 방출되는 전자의 궤도에 대한 자장의 영향이 극히 작다. 따라서, 본 발명에 의한 구성은 이온펌프 근방의 표시부에서도, 표시부 중앙에 비해 휘도의 저하가 극히 적은 화상표시장치를 제공할 수가 있다.
또, 진공용기의 개구부의 중심축을 이온펌프 본체의 중심축으로부터 변위시 킴으로써, 전자방출소자로부터 형광체를 향하는 전자의 궤도가 이온펌프의 자석의 영향을 받기 어렵게 할 수가 있다. 이 경우에도, 이온펌프의 배기속도는 충분히 취할 수 있기 때문에, 화상표시장치의 수명도 충분히 확보할 수 있게 된다.
또, 화상형성장치가 인상부재를 사용해서 연통로를 형성했을 경우는, 이온펌프를 개구부로부터 크게 변위시킬 수가 있어, 용이하게 이온펌프의 자석의 영향을 저감할 수가 있다. 이 경우, 인상부재에 의해 화상형성기판으로부터 이온펌프까지의 콘덕턴스를 감소시키지 않고 이온펌프에 의한 배기가 가능하다. 또, 화상표시장치가 인상부재를 사용해도 최대 인상거리 밖에 화상표시장치의 깊이가 증가하지 않기 때문에, 콤팩트하고, 경량, 고신뢰성의 화상표시장치를 제공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 복수의 전자방출소자가 배열된 전자원기판, 및 이 전자원기판과 대향해서 배치되고, 형광막과 양극전극막을 가지는 화상형성기판으로 구성되는 진공용기를 구비한 화상표시장치에 있어서, 이온펌프가 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판에 형성된 개구부에 접속되어 있고, 상기 이온펌프의 자장형성수단을 상기 전자원기판 또는 상기 화상형성기판 위에 수직으로 투영함으로써 형성된 그림자가 화상표시장치의 화상표시영역 내에 존재할 수 없는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 투영된 그림자가 화상표시영역으로부터 1mm 이상 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 개구부의 중심축이 상기 이온펌프의 중심축으로부터 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이온펌프의 케이싱이 연통로를 개재해서 상기 개구부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 이온펌프가 접속되는 전자원기판 또는 화상형성기판의 표면을 하나의 벽면으로 사용해서 형성되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 자장형성수단이 요크를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 요크를 전자원기판 또는 화상형성기판 위에 수직으로 투영해서 형성된 그림자가 화상표시장치의 화상표시영역 내에 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  8. 표면에 배치된 복수의 전자방출소자를 포함하는 화상표시영역을 가진 배면기판, 및 이 배면기판에 대향해서 배치되고, 형광막과 양극전극막을 가지는 전면기판으로 구성되는 진공용기; 및 상기 배면기판에 형성된 개구부에 접속되고, 이 배면기판의 이면에 배치된 자장형성수단을 가지는 이온펌프를 포함하는 화상표시장치에 있어서, 상기 배면기판의 이면 상의 상기 자장형성수단에 의해 수직으로 투영된 영역과 화상표시영역에 대응하는 배면기판의 이면 상의 영역 사이에 간격이 있는 것 을 특징으로 하는 화상표시장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 간격은 1mm 이상인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 개구부의 중심축이 상기 이온펌프의 중심축으로부터 변위되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 이온펌프의 케이싱이 연통로를 개재해서 상기 개구부에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 연통로는 상기 이온펌프가 접속되는 배면기판의 표면을 하나의 벽면으로 사용해서 형성되는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 자장형성수단은 요크를 구비하고, 상기 배면기판의 이면 상에 상기 요크에 의해 수직으로 투영된 영역과 상기 화상표시영역에 대응하는 배면기판의 이면 상의 영역 사이에 간격이 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 자장형성수단은 영구자석 또는 전자석인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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