KR20060050634A - 화상표시장치 - Google Patents

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KR20060050634A
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마사루 가미오
히사노리 쓰다
야스에 사토
요시유키 시마다
히로마사 미타니
가즈유키 세이노
다카시 니시무라
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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명의 화상형성장치는, 전자원과 대향하는 애노드전극을 포함해서 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와, 상기 진공용기에 연통해서 설치된 이온펌프를 가지는 화상표시장치이며, 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있다.
본 발명의 화상형성장치는, 이온펌프의 중량의 감소; 진공용기의 호환성의 향상; 및 화상표시에 대한 이온펌프의 내부에서 방전의 악영향의 방지;를 달성한다.

Description

화상표시장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS}
도 1은 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 모식적으로 나타내는 사시도
도 2는 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 모식적으로 나타내는 단면도
도 3a 및 도 3b는 표면전도형 전자방출소자를 단순 매트릭스 배치한 일 예를 나타내는 모식도
도 4는 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 나타내는 모식도
도 5a 및 도 5b는 포밍/활성화 공정의 설명도
도 6은 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예에서의, 스페이서의 배치를 나타내는 모식도
도 7은 화상표시장치를 형성시의, 소성, 게터플래시 및 밀봉을 행하기 위한 진공배기장치를 나타내는 모식도
도 8a, 도 8b 및 도 8c는 본 발명에 의한 화상표시장치의 형성에서의, 소성, 게터플래시 및 밀봉 공정 설명도
도 9는 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 나타내는 모식도
도 10은 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 나타내는 모식도
도 11은 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 나타내는 모식도
도 12는 본 발명에 의한 화상표시장치의 일 예를 나타내는 모식도
도 13은 비교예를 나타내는 모식도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101: 리어플레이트 102: 페이스플레이트
333: 절연층 105: 전자원
106: 형광체 107: 메탈 백
108: 증발형게터 109: 스페이서
110: 지지프레임 111: 개구부
112: 애노드접속단자 113: 진공용기
114: 이온펌프 115: 이온펌프 용기
116: 자석 118: 이온펌프캐소드
119: 이온펌프 애노드 120: 이온펌프 캐소드접속단자
121: 이온펌프 애노드접속단자 122, 123, 335: 도전성막
125: 애노드전원 126: 이온펌프용 고압전원
127: 보강용 접착제 336: 전자방출부
330, 331: 소자 전극 701: 로드실
702: 처리실 703: 게이트 밸브
704, 705: 배기 펌프 800: 반송치구
803, 804: 핫 플레이트 805: 게터플래시용치구
본 발명은, 전자방출소자를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다.
전자원으로서 다수의 전자방출소자를 평면형상 기판상에 배열하고; 전자원으로부터 방출한 전자빔을 대향하는 기판상의 화상형성부재인 형광체에 조사하여; 형광체를 발광시켜 화상을 표시하는 평면형상 디스플레이에 대해서는, 전자원과 화상형성 부재를 포함하는 진공용기의 내부를 고진공으로 유지해야 한다. 진공용기 내부에 가스가 발생해 압력이 상승하면, 그 영향의 정도는 가스의 종류에 의해 다르지만, 전자원에 악영향을 끼치고 전자 방출량을 저하시켜서, 밝은 화상의 표시를 할 수 없게 된다.
특히 평면형상 디스플레이에 대해서는, 다음의 문제가 있다. 화상표시부재 로부터 발생한 가스가, 화상표시영역 외부에 배치된 게터에 도달하기 전에 전자원 부근에 집적하여서, 국소적인 압력 상승과 그에 따라서 발생하는 전자원 열화가 발생한다. 일본국 특개평 9-82245호 공보에는, 화상표시 영역내에 게터를 배치해서 가스를 즉석에서 흡착함으로써, 소자의 열화나 파괴를 억제하는 것이 기재되어 있다. 일본국 특개 2000-133136호 공보에서는 화상표시 영역내에 비증발형게터를 배치하고, 화상표시 영역 외부에 증발형게터를 배치하는 구성이 기재되어있다. 또한, 일본국 특개 2000-315458호 공보에는, 진공 체임버 내에서 탈가스, 게터 형성 및 밀봉(진공 용기화)을 일련의 작업으로 실시하는 것이 제안되어 있다.
게터는, 증발형게터와 비증발형게터로 분류된다. 증발형게터는, 물이나 산소에 대한 배기속도는 극히 크다. 그러나, 아르곤(Ar)과 같은 불활성 가스에 대해서 는, 증발형게터와 비증발형게터 각각은 0에 근접한 배기속도를 나타낸다. 아르곤 가스는 전자빔에 의해 전리되어 플러스 이온이 발생한다. 이 플러스 이온이 전자를 가속하기 위한 전계에서 가속되어 전자원에 충돌함으로써, 전자원에 손상을 준다. 게다가 아르곤 이온은 내부에서 방전을 발생시켜서, 장치를 파괴할 수도 있다.
불활성 가스를 배기하기 위한 배기 수단으로서 일본국 특개평 5-121012호 공보에는, 평면형상 디스플레이의 진공용기에 스퍼터 이온펌프를 접속해서, 고진공을 장시간 유지하는 방법이 기재되어 있다.
이 평면형상 디스플레이는, 도 9에 도시된 바와 같이, 형광체막(901)을 가지는 페이스플레이트(109)와 용기본체(905)가, 밀봉재(902)에 의해 기밀적으로 밀봉되어 진공용기(906)가 구성된다. 상기 용기본체(905)내에 전극구조체(904)가 배치되고 전극구조체(904)는 전계방출형 캐소드을 가져, 이 캐소드로부터 방출시킨 전자빔을 내부전극(903) 즉, 변조 전극에 의해 변조하여 형광체막(901)을 향하게 하여 영상 표시를 실시한다. 용기본체(905)에는 진공유지를 위해서 이온펌프(908)가 접합되어 있다. 이온펌프(908)의 실시예로서, 예를 들면, 1000 Gauss(0.1 테슬라, 이후 자속밀도의 단위 "테슬라"는 T로 표시함)를 자석(121)에 의해 인가하고 있다.
그러나, 진공용기(906)에 ICF 플랜지 등의 메탈 씰(907)을 개재하여 이온펌프(908)가 접속되는 구성에서는, 금속재료로 이루어진 헤비메탈 씰이 평면형상 디스플레이의 한쪽 편에 편재한다. 게다가, 자석이 어떠한 요크도 없이, 직접 이온펌프 용기(120)에 장착되고 있기 때문에, 그 중량도 크게 된다. 따라서, 이온펌프(908)와 메탈 씰(907)을 용기본체(905)에 접합할 때에, 메탈 씰(907)을 용기본체 (905)에 부착되는 부분의 변형이나 파손 등의 불편을 일으킨다. 결과적으로, 진공용기(906)가 누설되는 사태가 자주 발생해, 제품 수율이 저하되는 결과가 발생된다.
또, 이온펌프 내부에서 방전이 생겼을 때에 발생하는 노이즈가 화상표시장치의 화상을 어지럽힐 수 있다.
본 발명은, 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 간편한 공정에 의해, 누설 등의 발생이 없고, 특히 전자원 특성의 경시 변화가 적고, 표시 품위가 높고, 신뢰성 높으며, 저비용인 화상표시장치를 제조하는 방법을 제공하는 데 있다. 본 발명의 다른 목적은, 이온펌프의 구동에 의해 일어나는 이온펌프 부근의 진공용기 부재나 이온펌프 용기의 대전을 억제하고, 방전이 일어나지 않게 한다. 예를 들면, 화상표시의 불안정성이나 화상 표시부의 파괴를 억제하고 신뢰성 높은 화상표시장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 가지는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
본 발명이 또 다른 측면에 의하면, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있고, 상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치를 제공한다.
<바람직한 실시예의 설명>
본 발명은, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 가지는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와; 상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과; 상기 진공용기에 연통하여 설치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서, 상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고, 상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있고, 상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치에 관한 것이다.
본 발명에서는, 진공용기 외부면에 형성된 도전성막의 전위와 이온펌프 용기 내부면에 형성된 도전성막의 전위가 각각 접지 전위인 것이 바람직하다. 도전막 양자를 모두 가진 화상표시장치의 경우에는, 양 도전막이 접지되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 도전막이 상기 진공용기 외부면에 형성되는 경우에, 상기 도전막은, 상기 이온펌프가 상기 진공용기에 접속되는 개소에서 제거되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이온펌프 용기와 상기 진공용기의 사이의 접속부의 주위가, 보강용 접착제에 의해 보강되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 진공용기 외부면 및 이온펌프 내부에, 전위 규정되는 도전성막이 형성됨으로써, 대전에 의거한 방전이 억제되어 이온펌프의 동작이 안정되고, 불규칙한 가스 방출이 발생되지 않는다. 그 결과로서, 휘도가 안정된 화상표시장치를 제공할 수가 있다.
이하, 화상표시장치로서 전자방출소자가 배열된 전자원 기판(이하, 리어플레이트라고 함)과 이 전자원 기판과 대응해서 배치되어 형광막과 상기 애노드전극으로서 애노드전극막을 가지는 화상형성기판(이하, 페이스플레이트라고함 )을 가지는 구성을 예를 들어 설명한다.
<본 발명이 적용되는 화상표시장치의 개요의 설명>
우선, 도 1 및 도 2는, 각각 본 발명에 의한 화상표시장치의 구성의 일례를 모식적으로 나타내는 것이다. 페이스플레이트(102)상에 형광체(106), 애노드전극막인 메탈 백(107)이 형성되어있다. 단자부(112)는 메탈 백에 고전압을 인가하기 위해서 진공용기 외부에 나타나고 있다. 리어플레이트(101)상에는, 복수의 전자 방출소자를 기판상에 배치하여, 적절한 배선(103, 104)을 설치한 전자원(105)이 형성되어 있다. 게다가 메탈 백상에는 증발형게터(108)가 형성되어 있다. 페스플레이트, 리어플레이트 및 지지프레임(프레임부)(110)는 진공용기를 구성한다. 대기압을 지지하기 위해서, 리어플레이트와 페이스플레이트 간에 지지부재(스페이서)(109)가 설치되어 있다. 애노드(107)에는, 고압단자(112)를 개재하여 애노드전원 (125)으로 부터 고전압이 인가된다.
도 3a 및 도 3b는, 2 차원적으로 배치된 전자방출소자가, 메트릭스 배선으로 접속된 구성을 모식적으로 나타낸 것이다. 전자방출소자로서는 평면 도전형 전자방출소자를 예로서 주었지만, 스핀트형으로 대표되는 FED나 평면형의 전계효과형 전자방출소자를 이용해도 같은 효과를 얻을 수 있다. 이하 평면 도전형 전자방출소자를 예로서 설명을 계속한다. 도 3a는 평면도, 도 3b는 선(B-B')에 따른 단면의 구성을 나타낸다.
Y배선(상부배선)(334)과 X배선(하부배선)(332)은, 소자전극(330, 331)을 개재하여 전자방출소자(336)에 접속되어 있다. X배선(332)은 절연성 기판(301) 상에 설치되어 절연층(333), Y배선(334), 전자방출소자(336)가 순차적으로 형성된다. 대향하는 소자전극(330, 331)의 재료로서는, 일반적인 도체재료를 이용할 수 있다.
도전성 박막(335)에는, 양호한 전자방출특성을 얻기 위해서, 미립자로 구성된 미립자막을 이용하는 것이 바람직하다. 그 박막의 두께는, 소자전극(330, 331)에의 스텝 카버리지, 소자 전극 간의 저항값 및 후술하는 포밍 조건 등을 고려해 적절히 설정되지만, 통상은, O.lnm의 수배로부터 수백 nm의 범위로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1nm 내지 50nm의 범위로 하는 것이 좋다. 그 저항값은, 박막의 Rs가 100 내지 10MΩ/㎛의 범위이다. Rs의 값은, 박막의 저항이 R, 두께가 t, 폭이 w, 길이가 l 인 경우,
R = Rs(l/w)
를 만족시킨다. 본원 명세서에서, 포밍처리에 대해서는, 통전처리를 예로 들어 설 명한다. 그러나, 포밍처리는 이것에 한정되는 것은 아니고, 막에 균열을 발생시켜 고저항 상태를 형성하는 처리를 포함하는 것이다.
전자방출부(336)는, 도전성 박막(335)의 일부에 형성된 고저항의 균열에 의해 구성되어 도전성 박막(335)의 두께, 질, 재료 및 후술하는 통전포밍 등의 수법 등에 의존한 것이 된다. 전자방출부(336)에는, 0.lnm의 수배로부터 수십nm의 범위의 입경을 가진 도전성 미립자가 존재하는 경우도 있다. 이 도전성 미립자는, 도전성 박막(335)을 구성하는 재료의 원소의 일부, 또는 모든 원소를 함유한다. 통전 활성화 처리 등의 처리를 실시하고, 전자방출부(336) 및 그 부근의 도전성 박막 (335)에는, 탄소 및 탄소화합물을 가지도록 하여, 전자방출효과를 향상시킬 수도 있다.
이와 같이 형성한 페이스플레이트(102), 리어플레이트(101), 전자원(105), 그 외의 구조체를 조합하여 지지프레임(110)을 페이스플레이트(102)와 리어플레이트(101)의 사이에 끼워 접합한다. 리어플레이트(101)와 지지프레임(110)은 미리 프릿유리에 의해 서로 고정하고, 진공 체임버 내에서 탈가스, 증발형게터 형성에 이어, 진공을 손상시키지 않고 밀봉(진공용기화)을 실시한다. 일본국 특개 2000-315458호 공보에 나타낸 바와 같이, 페이스플레이트(102)와 지지프레임이 부착된 리어플레이트(101)의 접합은 인듐 또는 그 합금 등을 이용해 실시한다.
본 발명의 화상표시장치는, 텔레비젼 방송의 표시장치, TV 회의 시스템이나 컴퓨터 등의 표시장치에 이용할 수 있다. 이 화상표시장치는, 예를 들면, 감광성 드럼 등을 이용하여 구성된 광프린터로서 화상형성장치로도 이용할 수 있다.
<이온펌프를 설치한 구성의 설명>
다음에, 이온펌프를 설치한 구성을 설명한다.
도 1은, 이온펌프(114)가 진공용기(113)의 외부면에 장착된 화상표시장치의 개념도이며, 도 2 및 도 4는 각각 그 단면도이지만, 도 2 및 도 4는 다른 구조를 나타낸다.
본 발명에서는, 이온펌프(114)의 용기는 유리 등의 비도전성 재료로 형성된다. 이온펌프 용기는 통상 금속으로 만들어지지만, 비도전성 재료, 특히 유리 등의 세라믹스를 이용하면, 화상표시장치 본체의 진공용기와 기계적 물성을 대면시키기 쉬워진다. 그 결과, 예를 들면, 장착시의 고정이 실시하기 쉬워지고, 후속 스텝 또는 프로세스 취급시·환경에 의해 발생하는 응력으로 용기가 벗겨지는 가능성이 적게 됨으로써, 코스트 저감 및 신뢰성 향상에 이를 수 있다.
이 도면에서는, 이온펌프(114)는 전자방출소자(105)를 배열한 기판(리어플레이트)(101)에 장착된다. 미리 리어플레이트에 형성된 개구부(111)를 통하여 패널 내의 방출가스를 배기한다.
이온펌프(114)는, 예를 들면, 원통형의 이온펌프 애노드(119)와 원통의 평면부 양측으로 배치된 이온펌프 캐소드(118)이 유리로 형성된 이온펌프용기(115)안에 설치되어; 상기 캐소드에 평행 하도록 자석판(116)을 이온펌프용기(115)의 외측에 밀착시키도록 구성되어 있다. 판 형상의 자석(116)은 금속제의 요크(117)에 접착제로 고정되고 또한 그 요크(117)는 접착제로 리어플레이트(101)에 고정된다. 이온펌프 애노드(119) 및 이온펌프 캐소드(118)는 각각 유리 용기(115)를 관통하여 매설 된 단자(121, 120)에 접속된다. 애노드단자(121)는 이온펌프용 고압전원(126)에 접속되고 캐소드단자(120)는 접지된다.
이온펌프 애노드(119)에는 용기 외부로부터 도입되는 전극(121)을 개재하여 3 내지 5kV의 전압(126)이 인가되고 이온펌프 캐소드(118)는 접지된다. 화상표시기판 (페이스플레이트)(102)에는 형광체(106)상에 메탈 백(107)이 형성되고 있어 고압 인가 단자(112)를 개재하여 애노드 전압(Va)(125)을 인가한다.
화상표시장치를 구동하면, 전자원으로부터 방출된 전자가 메탈 백(107)을 관통하여 형광체(106) 등의 부재에 조사된다. 상기 조사의 결과로서 방출된 가스 중 물, 산소, 일산화탄소 및 이산화탄소 등의 화학적으로 전자원에 손상을 주는 가스는, 메탈 백 (107)상에 형성된 Ba게터막(108)에 대부분 흡수된다. 이들 가스 이외에서는 불활성 가스가 물리적인 충격으로 전자원에 손상을 주기 쉽고, 불활성 가스 중에서는 아르곤이 가장 문제이다. 아르곤은 방출 레이트가 작지만 거의 게터에 흡수되지 않는다. 그 때문에, 시간이 경과됨에 따라 진공용기 내에서의 압력이 상승하여, 전자원에 충돌해 손상시키는 가능성이 증가한다.
상기 관점에서, 이온펌프(114)를 배치한다. 그 결과로서, 전자원로부터 멀어진 화상표시영역 외부에 설치한 경우에도, 아르곤의 압력 상승을 낮은 수준으로 억제시킨다. 이와 같이, 화학활성이 강한 가스나, 아르곤 등의 불활성 가스를 효율적으로 저감할 수 있기 때문에, 소자 특성의 불안정성은 억제된다.
그러나, 이온펌프(114)는 3 내지 5kV정도의 고전압으로 구동되어 전리한 이온이 이온펌프 캐소드에 충돌할 때까지 배기작용을 발휘하지 않는다. 따라서, 일부 의 이온은 원통 형상의 전극으로부터 누설되어 상기 이온펌프(114) 부근의 절연체 부분에 충돌되어 대전시키게 된다. 상기 절연체 부분은 최대 1 내지 2kV에 대전 되고, 적절하게 설계된 제전구조가 없으면 이온펌프(114)의 전극과 화상표시장치의 배선의 사이에 방전을 일으키게 된다.
상기 관점에서, 본 발명의 일 측면에서는, 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 이온펌프 장착 측의 진공용기 표면에 도전성막(122)을 형성한다. 이 형성에 의해, 이온펌프(114) 부근의 절연성 부재인 진공용기 표면을 소정의 전위에 규정하는 것이 가능해져, 방전의 발생을 억제한다.
진공용기 외면에 형성된 도전성막에 부여되는 전위는, 방전이 생기지 않는 정도로 안전성의 높은 범위에서 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 전위는, 그라운드 전위 ±30V 이하(절대치가 0에 가깝다고 하는 의미)의 범위이고, 바람직하게는 그라운드 전위±1OV 이하의 범위이며, 가장 바람직하게는 그라운드 전위에 접지되는 것이다. 규정 전위가 그라운드 전위에 근접하면, 감전의 위험이나 대전으로 발생하는 쿨롱 힘에 의한 진공용기의 이상 변형 등을 억제할 수 있다.
도전성막으로서는, 금속막, ITO막 등의 투명 도전성막 등을 사용할 수 있다. 이온펌프를 리어플레이트 측에 배치해서, 리어플레이트의 외부면에 도전성막을 형성하는 경우에는, 투광성이 필요없기 때문에 금속막과 같은 저저항 도전성막을 사용할 수 있어 제전효과는 보다 확실히 얻을 수 있다. 이온펌프를 페이스플레이트 측에 배치하는 경우에는, 투명 도전성막을 사용하는 것이 바람직하다.
도 1에 도시된 바와 같이, 애노드 접속단자(112) 등의 다른 전위의 단자가 나타나는 개소에는, 단락을 피하기에 충분한 크기로, 도전성막을 형성하지 않는 영역을 형성한다.
본 발명의 다른 측면에서는, 이온펌프 용기 내부를 전위 규정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이온펌프용기(115)의 내부에 도전성막(123)이 형성된다. 이 도전성막에 소정의 전위가 부여된다. 규정되는 전위는, 방전이 발생되지 않는 정도로 적절하게 선택할 수 있지만, 접지되는 것이 바람직하다. 도전성막(123)의 전위는, 이온펌프캐소드 접속단자(120)의 인출과 접속되어 전위가 규정되는 것이 바람직하다. 이온펌프용기 내부의 고압단자(121)가 배치된 개소에는, 도전성막을 형성하지 않는 영역을 형성한다. 이와 같이, 이온펌프용기의 대전을 억제하므로, 이온펌프 전극과이온펌프용기 사이의 방전을 방지할 수 있다. 도전성막의 재료로서는, 금속막, ITO막과 같은 투명 도전성막 등을 사용할 수 있다.
진공용기 외부면에 형성되는 도전성막과 이온펌프용기 내부에 형성되는 도전성막은, 양자가 등전위일 때는, 서로 접촉하고 있어도 된다.
이온펌프용기(115)와 진공용기 외면(101)의 장착에 대해서는, 접착부분(124)에 물성이 다른 막이 있으면 접착성이 열화되고, 그 막이 벗겨져 진공 누설을 일으키는 원인이 될 수 있다. 상기관점에서, 본 발명의 일 측면에 대해서는, 이온펌프 용기와 진공용기(도 1 및 도 2의 각각의 리어플레이트(101)) 사이의 접합개소의 외주에, 보강용 접착제(127)를 도포하는 것이 바람직하다. 보강용 접착제로서는, 접착 강도가 강한 엑폭시 접착제 등이 바람직하다. 보강용 접착제의 이용에 의해, 고정 강도가 높아져 진공 누설의 위험이 저감된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 대해서는, 접착 부분(124)에서, 진공용기 용기 외부면에 형성되는 도전성막(122)을 제거하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 접착 부분에 도전성막이 존재하고 있지 않으면 접착 강도가 향상되어, 보강용 접착제를 도포하지 않아도 진공누설에 의한 패널의 불량 발생을 방지할 수 있다.
이들 측면 중의 어느 한 측면에 의하면, 휘도의 분포나 경시변화가 작을 뿐만 아니라, 진공 누설에 의한 불량 발생의 가능성이 감소되는, 신뢰성이 높은 화상표시장치를 제공할 수 있다.
<실시예>
이하, 바람직한 실시예를 들어, 본 발명을 더욱 상술한다. 그러나, 본 발명은 이들 실시예로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지의 범위 내에서 각 요소의 치환이나 설계 변경이 이루어진 것도 포함한다.
<실시예 1>
본 실시예에서는, 도 4에 도시된 구성의 화상표시장치, 즉, 리어플레이트의 외부면에 도전성막이 형성되어 있는 화상표시장치를 제작하였다. 상기 화상표시장치는, 기판상에, 복수(768행×3,840열)의 표면전도형 전자방출소자가, 단순 메트릭스 배선된 전자원(105)이 형성되어 있다. 이하에, 본 실시예의 화상표시장치의 제조 방법에 대해 설명한다.
공정-x1(도전성막이 부착된 유리기판의 제작)
2.8mm 두께의 PD-200(아사히 유리(주)사 제조) 유리기판(301)을 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용해서 세정하고, 한쪽의 면에 통상의 스퍼터링법을 이용해 서 두께 0.3㎛의 ITO막을 형성하였다. 그리고 ITO막을 통상의 포토리소크라피법에 따라, 고압단자부 등을 제거하기 위하여 패터닝 하였다.
공정-a1(소자전극 형성)
상기 공정-x1에서 제작한 기판을 재차 세제, 순수한 물, 유기용제를 이용해서 세정하고, 다른 쪽의 면에 두께 0.1㎛의 SiO2막을 스퍼터링법으로 형성하였다. 계속해서 유리기판(301)에 막을 형성한 SiO2막상에, 스퍼터링 법에 따라 베이스층으로서 티타늄(Ti) 5nm, 티타늄 막위에 백금(Pt) 40nm의 막을 형성하였다. 그 후에, 포토레지스트(AZ1370 헥스트사 제조)를 도포하여, 노광, 현상, 에칭으로 구성된 일련의 포토리소그래피법에 의해 패터닝하여, 소자전극(330, 331)을 형성하였다. 소자전극 형상은 간격을 10㎛, 대향하는 길이는 각각 1OO㎛로 형성하였다.
공정-b1(하부배선 형성)
X배선과 Y배선의 배선 재료에 관해서는, 다수의 표면전도형 전자방출소자에 실질적으로 균등한 전압이 공급되도록 저저항인 것이 바람직하고, 배선의 재료, 두께, 폭 등이 적절하게 설정된다. 공통 배선으로서의 X배선(하부 배선)(332)은, 소자전극(330)에 접촉하도록 하고, 또한 상기 소자 전극과 서로 접속하도록 라인 형상의 패턴으로 형성하였다. 배선용 재료에는 은(Ag) 포토페이스트 잉크를 이용한다. 상기 배선은: 상기 잉크로 스크린 인쇄한 후; 그 결과물을 건조시키고 나서; 소정의 패턴에 노광하여 현상하고; 480℃ 전후의 온도로 패턴을 소성하여 형성하였다. 상기 배선은 두께 약 10㎛, 폭 50㎛이었다. 배선의 종단부의 폭을 배선 인출 전극으로서 사용하기 위해서, 증가시켰다
공정-c1(절연막형성)
상부 및 하부 배선을 절연하기 위해서, 층간 절연층을 배치하였다. 후술하는 Y배선(상부배선)(334) 아래에, 먼저 형성한 X배선(하부배선)(332)과의 교차부를 덮고, 인가 상부배선(Y배선)(334)과 소자전극(331)의 전기적 접속이 가능하도록, 접속부에 개방된 컨택트홀에 의해 층간 절연층을 형성하였다. 공정은 Pb0를 주성분으로 하는 감광성의 유리 페이스트를 스크린 인쇄한 후, 노광, 현상하였다(이 작업을 4회 반복함). 마지막에 그 결과물을 480℃ 전후의 온도로 소성하였다. 이 층간절연층은 4층으로 구성되고 그 두께는 약 30㎛, 폭은 150㎛를 가졌다.
공정-dl(상부배선 형성)
Y배선(상부배선)(334)은, 먼저 형성한 절연막의 위에, AgO 페이스트 잉크를 스크린 인쇄한 후; 도포된 잉크를 건조시키고; 건조된 제품에 마찬가지로 잉크를 도포하여; 480℃ 전후의 온도로 그 결과물을 소성하였다. 상기 절연막을 사이에 두어 X배선(하부배선)(332)과 교차되어 있어, 절연막의 컨택트홀 부분에서 소자전극에 접속되어 있다. Y배선에 의해 다른 쪽의 소자전극(331)이 연결되어, 전체를 패널화한 후는 주사 전극으로서 작용한다. 이 Y배선(334)의 두께는 약 15㎛이다. 도시하고 있지 않지만, 외부 구동회로에의 인출단자를 상기와 마찬가지의 방법으로 형성하였다. 이와 같이 X 및 Y 메트릭스 배선을 가지는 기판이 형성되었다.
공정-e1(소자막형성)
상기 기판을 충분히 세정한 후, 소수성이 되도록 발수제를 포함한 용액으로 표면을 처리하였다. 이용한 발수제는, DDS(신에츠 화학(주) 제조)의 에틸 알코올 희석 용액으로, 스프레이법에 의해 상기 발수제를 기판상에 스프레이하여, 120℃에서 온풍 건조하였다. 그 후 소자 전극간에 잉크젯 도포방법에 의해, 소자막(335)을 형성하였다. 본 실시예에서는, 소자막으로서 팔라듐막을 형성하기 위해서, 물과 이소프로필 알코올(IPA)(물:IPA = 85:15)로 구성되는 수용액에, 유기 팔라듐 프롤린 착체 0.15 중량%를 용해하여, 유기 팔라듐함유 용액을 얻었다. 이 약간의 다른 첨가제를 부가하였다. 액적 부여수단으로서 피에조 소자를 이용한 잉크젯 분사장치를 이용하였다. 그 후 이 기판을 공기 중에서, 산화 팔라듐(PdO)으로 되는 350℃에서 10분간의 가열 소성처리를 하였다. 얻어진 PdO막은 도트 직경이 약 60㎛, 최대두께가 10nm이었다.
공정-f1(환원 포밍(후드포밍))
표면 전도형 전자방출소자에 대해서는, 포밍으로 부르는 공정에서, 상기 도전성 박막을 통전처리하여 내부에 균열을 발생시켜서 전자방출부를 형성한다. 이 목적으로 사용되는 장치 및 방법의 개요는, 도 5에 도시된 바와 같다. 우선, 상기 기판의 주위의 인출 전극부를 남겨두고 기판 전체를 후드 형상의 캡 (502)으로 덮어서, 기판과 캡 사이를 배기수단(503)에 의해 진공공간을 설정한다. 계속하여, 외부 전원에 접속한 전극 단자부(501)로부터 X배선과 Y배선간에 전압을 인가하여, 소자전극 사이에 전류를 흐르게 한다. 이와 같이, 도전성 박막(525)을 국소적으로 파괴, 변형 혹은 변질시켜, 전기적으로 고저항 상태의 전자방출부(526)를 형성한다. 인가하는 전압 등, 포밍의 조건에 대해 자세하게는 일본국 특개2000-311599호 공보 에 상술되어 있다. 상기 조건중에서 적절한 조건을 선택하였다.
포밍공정에서는, 약간의 수소 가스를 포함한 진공 분위기하에서의 통전가열로 환원이 촉진되어서 산화 팔라듐(PdO)이 팔라듐(Pd)막으로 변화된다. 그 때 막의 환원 및 수축에 의해, 일부에 균열이 생긴다. 얻어진 도전성 박막(335)은, 100 내지 10MΩ의 범위의 저항값(Rs)값을 가진다. 소자저항 측정을 실시하여, 포밍처리의 종료시점을 판단하고, 포밍처리 전에 저항에 대해서 1000배 이상의 저항을 나타낸 시점에서 포밍의 종료라고 판단하였다.
공정-g1(활성화-카본 퇴적)
포밍 후 상태에서는 전자방출 효율이 매우 낮기 때문에, 전자방출 효율을 올리기 위해서, 상기 소자에 활성화로 불리는 처리를 실시하였다. 이 처리는 유기화합물이 존재하는 적절한 압력의 아래에서, 상기 포밍과 마찬가지의 방법으로 기판과의 캡 사이의 내부에 진공 공간을 설정하기 위해, 후드형상의 캡으로 기판을 덮는 공정과; 외부로부터 X배선과 Y배선을 통해서 펄스 전압을 소자전극에 반복해서 인가하는 공정과; 탄소 원자를 포함한 가스를 도입하는 공정과; 상기 가스에 유래하는 탄소 혹은 탄소화합물을, 상기 균열 부근에 카본막(336)으로서 퇴적시키는 공정을 포함한다.
본 공정에서는, 카본원으로서 토르니트릴을 이용하여 슬로리크밸브(504)를 통해 진공공간 내에 도입하여, 1.3 × 10-4Pa를 유지하였다. 도입하는 트르니트릴의 압력은, 진공 장치의 형상이나 진공 장치에 사용하고 있는 부재 등에 의해 약간 영 향을 받지만, 1 × 1O-5Pa 내지 1 × 1 O-2Pa정도가 매우 적합하다. 본 공정에 대해서도 전압인가 등의 조건은, 일본국 특개 2000-311599호 공보에 기재되어 있는 조건으로부터 선택하였다.
소자전류(If)는 약 60분 후 포화에 이르므로, 통전을 정지하고 슬로우 리크 밸브를 닫아 활성화 처리를 종료하였다. 이상의 공정으로, 전자원 기판을 제작하였다.
공정-y1(이온펌프의 조립 및 부착)
우선 애노드, 캐소드 단자용의 관통되어 있는, 이온펌프용 유리용기(115)를 준비하였다. 구멍은 용해에 의해 형성해도 되고, 미세가공 연마장치를 이용하여 기계적으로 형성하여도 된다. 한편, 상기 공정을 끝마친 리어플레이트(101)의 화상표시영역 외부에, 이온펌프용 개구부(111)를 연마가공에 의해 관통한다. 단 미리 구멍을 관통한 기판을 준비하여, 공정-g1까지의 공정에 흘려도 된다.
다음에, 이온펌프 캐소드(118) 및 이온펌프 애노드(119)를 금속 지지부재에 고정하여, 이 지지부재를 스폿용접 등으로 캐소드과 애노드 각각의 단자와 접속하였다. 이 전극 단자(120, 121)를 먼저 유리용기(115)의 개방된 구멍을 관통하여 일시적으로 프릿유리로 고정하였다. 마찬가지로 이온펌프용 유리용기(115)를, 리어플레이트(101)에 형성한 개구부(111)를 둘러싸도록 프릿유리로 일시적으로 고정하였다. 이 이온펌프(114)를 부착한 리어플레이트(101)를, 420℃에서, 1시간 동안 소성하여, 이온펌프 애노드단자(121) 및 캐소드단자(120)의 형성하고 이온펌프(114)를 장착하였다. 또한, 에폭시 접착제(127)를 이온펌프 용기 접착부의 주위에 도포하여, 고체화 시켜 용기의 고정을 실시하였다.
공정-h1(지지프레임의 부착)
다음에, 도 6에 도시된 바와 같이, 리어플레이트(101)상의 소정의 위치에 프릿유리를 도포하여, 위치맞춤을 하여 지지프레임(110)을 리어플레이트(101)에 일시적으로 고정하였다. 이후에 390℃로 30분간 소성을 실시하여, 지지프레임을 리어플레이트(101)에 부착하였다.
공정-il(스페이서의 수직배치)
전자원 기판(101)의 Y배선(상부배선) 중에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 일부의 라인(No. 5, 45, 85, 125, 165, 205, 245, 285, 325, 365, 405, 445, 485, 525, 565, 605, 645, 685, 725, 765)의 위에 스페이서(109)를 설치하였다. 스페이서는 소자가 있는 영역(화소 영역) 외부에, 절연성 보드(얇은 판유리)(601)를 지지체로서 세라믹 접착제(토아 합성사 제조; 아론 세라믹 W)로 고정하였다.
공정-jl(페이스플레이트 형성)
우선 유리기판(2.8mm 두께의 PD-200)를 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용해서 충분히 세정하였다. 다음에 애노드 접속단자부 또는 인듐이 충전된 기초부 등의 패턴에 은-페이스트 도포하고, 전체를 480℃정도의 온도로 소성하였다. 계속하여, 인쇄법에 의해 형광막(106)을 도포하고, 표면의 평활화 처리(통상, "필밍"이라고 부름)를 하여, 형광체부를 형성하였다. 형광막(106)은 스트라이프 형상의 형광체(R, G, B)와 흑색 도전재(블랙 스트라이프)가 교대로 배열되었다. 또한, 형광막 (106) 위에, A1박막으로 구성되는 메탈 백(107)을 스퍼터링법에 의해 50nm의 두께로 형성하였다. 이러한 막(106, 107)들은 애노드 접속단자(112)나, 이온펌프용 개구부(111)의 구멍에는 접촉하지 않지만, 도시하지 않은 은 페이스트 패턴이, 메탈 백(107)과 애노드 접속단자(112)에 접속되어있다.
공정-kl(인듐 도포)
일본국 특개 2001-210258호 공보에 기재된 바와 같이, 페이스플레이트(102) 주변부에 미리 설치된 은 페이스트 인쇄부 위에 인듐을 충전하였다. 지지프레임 (11O)상의 미리 배치된 은페이스트 인쇄부 위에도 인듐을 충전하였다.
공정-l1(진공 탈가스, 게터플래시, 밀봉)
다음에, 도 7에 나타내는 진공 체임버 내에, 상기 공정으로 형성된 리어플레이트(101)와 페이스플레이트(102)를 형성하여, 일본국 특개 2000-315458호 공보 및 특개 2001-210258호 공보의 각각에 나타나는 것과 마찬가지의 공정으로, 진공용기를 제조 하였다. 도 7에 도시된 바와 같이, 진공 체임버는 크게 나누어 로드실(701)과 소성, 게터플래시 또는 밀봉 등의 프로세스를 실시하는 진공 처리실로 나누어져 게이트밸브(703) 등으로 접속된다. 각 프로세스에 대해서는 별도의 처리실을 설치해도 된다. 그러나, 본 실시예에서는 하나의 처리실(702)로 상기 일련의 프로세스를 실시하였다. 로드실 및 처리실에는 각각 배기 펌프(704, 705)가 형성되어 있다. 리어플레이트(101)와 페이스플레이트(102)가 탑재된 치구(706)는, 화살표로 나타낸 바와 같이, 로드실에 적재된 후 처리실에 이송되어서 처리후 로드실을 통과하여 진공 체임버 외부로 반출된다.
도 8a 내지 도 8d에 진공 처리실에 있어서의 각 프로세스의 개략도를 도시한다. 도 8a는 소성상태, 도 8b는 게터플래시의 상태, 도 8c는 밀봉상태, 도 8d는 외부반출 준비상태를 각각 도시한다. 소성은, 반송치구(800) 에 의해 반송된 리어플레이트(101) 및 페이스플레이트(102)를, 핫플레이트(803, 804)에 의해 가열한다.
반송치구(800)에 따르는 게터플래시용 덮개형상 치구(805)에 형성된 전류 도입선(807)이, 외부에 나타나는 전극(808)에 접속되어, 게터를 통전 과열에 의해 플래시 한다. 밀봉시에, 소성하는 경우와 같이, 덮개형상 치구(805)가 측부로 이동한다. 핫플레이트로 기판을 가열하면서 하중을 가해 인듐으로 리어플레이트(101)와 페이스플레이트(102)를 서로 접착한다. 밀봉이 종료하면, 핫플레이트는 수직방향으로 이탈되어 반송치구와 함께 완성된 진공용기가 반출되었다. 이 이외에도, 페이스플레이트(102)의 탈가스 효과를 높이기 위해서, 전자선을 주사하면서 조사하여 세척을 실시하는, 전자선 조사 세척 등의 공정을 실시하여도 된다.
각각의 공정의 내용을 이하에 간단하게 설명한다. 소성은 다음과 같이 실행된다. 반송치구(800)에 적재한 페이스플레이트(102)와 리어플레이트(101)의 상하에 핫 플레이트(804, 803)를 이동시켜서, 약 300℃로 1시간 동안 유지한다. 상기 상태를 유지한 전후에 승온 3시간, 강온 약 12시간의 온도가 각각 가해진다(a).
다음에 리어플레이트(101)와 그것을 지지하는 반송치구의 일부를, 위쪽의 핫 플레이트와 함께 상부에 약 50cm 상승시켰다. 계속하여 리어플레이트 및 페이스플레이트의 양 플레이트의 사이의 공간에, 덮개형상의 치구(805)를 이동시켜, 페이스 플레이트(102)에 접촉시킨다. 치구는 박스형상으로 되어있어, 내부의 천정에는 18 개의 링형상의 바륨 게터가 배치되어있다. 각각 전류 도입 단자에 연결되어 전류에 의한 가열로 플래시된다(b). 바륨게터링의 배치는 페이스플레이트(102)상에 약 50 nm의 두께로 균일하게 막이 형성되도록 하는, 조건에 대해 미리 결정되어 있다. 실제로는 각 바륨게터링에 12A의 전류를 12초 간씩 흐르게하여, 순차적으로 플래시을 실시하였다.
이후에 게터 플래시용 치구를 원래의 위치에 복원시켜, 리어플레이트와 페이스플레이트 사이의 공간으로부터 제거하였다. 계속하여, 리어플레이트(101)와 지지치구 및 상부 핫 플레이트(803)를 원래의 위치까지 내려놓고(c), 온도상승 약 1시간에 걸쳐서 핫 플레이트를 180℃로 가열한다. 180℃로 약 3시간 유지한 후에, 리어플레이트 지지치구를 조금씩 내려서 리어플레이트와 페이스플레이트의 양플레이트간에 약 60 kgf/cm2의 하중을 인가하였다. 이 상태에서, 핫 플레이트를 실온까지 냉각하고, 이에 의해, 밀봉을 완료하였다.
공정-ml(징착 및 시스템화)
상기 공정으로 형성한 진공용기에 플렉서블(flexible) 케이블을 장착하고, 동시에 이온펌프(114)를 연결하였다. 이온펌프(114)의 애노드 단자부(121)는 화상표시부의 애노드 접속 단자부(112)와 마찬가지로, 포팅(potting) 즉, 내습성이며, 고저항 수지에 의해 고체화시키는 처리를 실시하고, 고압 케이블을 접속하였다. 화상표시부의 고압케이블을 애노드전원(125)에 접속하고, 이온펌프(114)의 고압케이블을 이온펌프용 고압전원(126)에 접속하였다. 이러한 장착이 완료된 진공용기는, 화상표시부가 보일 수 있고, 그라운드에 접속되도록 페이스플레이트 측에 개구부를 가진 금속 케이싱에 보관하였다. 그리고 리어플레이트(101) 외부면에 형성한 도전성막(122) 상에 도전성 테이프를 붙여서 리드선에 접속하고, 그 리드선을 금속 케이싱에 접속하였다. 또한, 금속 케이싱의 개구부에는 페이스플레이트(102)와 약 5mm의 거리를 두고 아크릴판을 부착하였다. 그 결과물은 필요에 따라서 전용의 구동장치에 접속해서, 선구동 또는 에이징 등의 소자특성 안정화 공정을 거친다. 그때 이온펌프(114)에 애노드전원으로부터 전압을 인가하여, 이온펌프(114)를 구동한다. 이 후 구동 IC, 케이싱 등을 조립하여, 화상표시장치의 형태를 완성하여 조립하였다.
상기 공정-m1의 후에 완성된 화상표시장치의, 이온펌프 캐소드 단자(120)와 그라운드의 사이에 마이크로 암페어-미터를 접속하였다. 우선 이온펌프용 고압전원 (126)에서 3.5 kV가 전압을 걸어 전류 측정을 시작하였다. 이온펌프의 전압을 인가하자마자 약 10μA의 전류가 흐르기 시작해 약 1분에 0μA 이하로 저하되었다. 계속하여, 애노드전원(125)에서 10kV의 전압을 인가하여 화상평가장치를 구동하면서 이온펌프 전류의 변화를 측정하였다. 그 결과, 약 10시간 동안의 구동을 실시했지만, 구동개시부터 쭉 0.1μA를 넘는 전류는 대부분 흐르지 않았다. 그 결과, 이온펌프는 효율적으로 진공 배기를 실시하고, 또한 용기 부근의 대전에 의한 국소 방전이 대부분 일어나지 않은 것을 나타내고 있다. 또 이온펌프 용기가 진공용기에 확실히 고정되어 진공누설도 발생되지 않는 것을 나타내고 있다. 따라서, 고신뢰성 및 코스트의 저감을 달성할 수 있었다.
<실시예 2>
본 실시예는, 도 9에 도시된 구성의 화상표시장치, 즉 리어플레이트의 외면에 도전성막이 형성되어 이온펌프 용기의 내면에 도전성막이 형성되어 있는 화상표시장치를 제작하였다.
공정-x2, a2 내지 g2
실시예 1에서 설명한 공정 x1 및 a1 내지 g1와 마찬가가지의 공정을 반복하였다.
공정-y2(이온펌프의 조립, 부착)
우선, 이온펌프 애노드, 캐소드 단자용 구멍이 관통된, 이온펌프용 유리용기(115)를 준비하였다. 상기 구멍은 용해에 의해 형성하거나, 미세가공 연마장치를 이용하여 기계적으로 형성하여도 된다. 상기 유리용기를 유기용제로 세정한 후, 판을 사용하여 포토레지스트를 유리용기 내부의 소망한 위치에 도포하고, 90℃로 10분간 소성하여 리프트 오프용의 패턴을 형성하였다. 이 상태로 안티몬 도프된 산화 주석 미립자가 에탄올에 분산됨으로써 제조된 용액을, 스프레이 분사에 의해 3층 도포하였다. 이 결과물을 120℃로 30분간 예비 소성하고, 아세톤 중에서 10분간 초음파 세정을 행한 후, 380℃로 20분간 소성하여 소망한 형상의 도전성막(ATO막)을 형성하였다. 한편, 상기 공정을 끝마친 리어플레이트(101)의 화상표시영역 외부영역에, 이온펌프용 개구부(111)를 연마가공으로 관통하였다. 미리 구멍을 관통한 기판을 준비하여, 공정-g1까지의 공정을 흘려도 되는 것에 유의하여야 한다.
다음에, 이온펌프 캐소드(118) 및 이온펌프 애노드(119)를 금속 지지부재에 고정하고, 지지도구를 스폿용접 등으로 캐소드 및 애노드 각각의 단자와 접속하였다. 이 전극 단자(120, 121)을 먼저 이온펌프용 유리용기(115)에 개방된 구멍을 통과하여 프릿유리로 일시적으로 고정하였다. 마찬가지로, 이온펌프용 유리용기(115)를, 리어플레이트(101)에 배치한 개구부(111)을 둘러싸도록 프릿유리로 일시적으로 고정하였다. 이 이온펌프(114) 부착된 리어플레이트(101)을, 420℃로 1시간 동안 소성하여, 이온펌프 애노드단자(121) 및 캐소드단자(120)를 형성하고 이온펌프(114)를 장착하였다. 또한, 에폭시 접착제(127)를 이온펌프 용기 접착부의 주위에 도포하여, 고체화 시켜서 용기를 고정하였다.
공정-h2 내지 m2
실시예 1에서 설명한 공정 h1 내지 m1과 마찬가지의 공정을 반복하였다.
상기 공정을 통하여 얻어진 화상표시장치에 대해, 실시예 1과 마찬가지로 이온펌프 전류를 측정하였다. 이온펌프 전압을 인가하자마자 약 10μA의 전류가 흐르기 시작해 약 1분에 0.1μA이하로 저하하였다. 이 상태에서 약 10시간 전류 변화를 연속적으로 기록하였다. 그러나, 0.1μA 이상의 전류는 전혀 관찰되지 않았다. 그 결과는 이온펌프가 효율적으로 진공 배기를 하고 또한 용기 부근의 대전에 의한 국소 방전이 전혀 일어나지 않은 것을 나타내고 있다. 또한, 그 결과는 이온펌프 용기가 진공용기에 확실히 고정되어 있어 진공누설이 일어나지 않은 것도 나타내고 있다. 따라서, 고 신뢰성 및 코스트의 저감을 달상할 수 있었다.
<실시예 3>
본 실시예에서는 도 10에 도시된 구성의 화상표시장치, 즉, 리어플레이트의 외부면에 도전성막이 형성되어 이온펌프 용기에 내면에도 도전성막이 형성되어 있는 구성이며, 리어플레이트 외면의 도전성막이 이온펌프가 접속되는 개소에서 제거되어 있는 구성의 화상표시장치를 제작하였다.
공정-x3(도전성막이 부착된 유리기판의 제작)
2.8mm두께의 PD-200(아사히 유리(주)사 제품) 유리기판(301)을 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용해서 세정하고, 한쪽의 면에 통상의 스퍼터링법을 이용해서 두께 0.3㎛의 ITO막을 형성하였다. 그리고 ITO막을 통상의 포토리소크라피법에 따라, 고압단자부 등을 제거하기 위하여 패터닝 하였다.
공정-a3 내지 g3
실시예 1에서 설명한 공정 a1 내지 g1과 마찬가지의 공정을 반복하였다.
공정-y3(이온펌프의 조립 및 부착)
실시예 2와 마찬가지로 이온펌프 용기를 준비하여, 상기 이온 펌프용기 내면에 소망한 형상의 도전성막(ATO막)을 형성한 리어플레이트(101)도 마찬가지로 구멍을 관통하였다. 그리고 이온펌프 캐소드(118) 및 이온펌프 애노드(119)를 금속 지지부재에 고정하고, 또한 지지부재를 스폿 용접 등으로 캐소드 및 애노드 각각의 단자와 접속하였다. 상기 전극 단자(120, 121)를 먼저 이온펌프용 유리용기(115)에 개방된 구멍을 통과하여 프릿유리로 일시적으로 고정한다. 마찬가지로, 이온펌프용 유리용기(115)를, 리어플레이트(101)에 형성한 개구부(111)를 둘러싸기 위하여 프릿유리로 일시적으로 고정하였다. 이때 공정-x3에서 도전성막을 제거한 위치에 용기의 단부를 맞추었다. 이 이온펌프(114)를 부착한 리어플레이트(101)를, 420℃로, 1시간 동안소성하여, 이온펌프 애노드단자(121) 및 캐소드 단자(120)를 형성하고 이온펌프(114)를 장착하였다. 또한, 에폭시 접착제(127)를 이온펌프용기 접착부의 주위에 도포하여, 고체화시켜서 용기를 고정하였다.
상기 공정을 통하여 얻어진 화상표시장치에 대해, 실시예 1과 마찬가지의 이온펌프 전류를 측정하였다. 이온펌프 전압을 인가하자마자, 약 10μA의 전류가 흐르기 시작해 약 1분에 0.1μA 이하로 저하되었다. 이 상태에서, 약 10시간 동안 전류 변화를 계속하여 기록하였다. 그러나, 1μA 이상의 전류는 대부분 관찰되지 않았다. 상기 결과는 이온펌프가 효율적으로 진공 배기하고, 또한 용기 부근의 대전에 의한 국소방전이 대부분 일어나지 않은 것을 나타내고 있다. 또한 상기 결과는 ITO가 프릿과 리어플레이트(101)사이의 경계면에 없기 때문에, 이온펌프 용기가 진공용기에 더욱 확고하게 고정되고 있어 진공누설이 일어나지 않는 것도 나타내고 있다. 따라서, 고신뢰성 및 코스트의 저감을 달성할 수 있었다.
<실시예 4>
본 실시예에서는, 도 11에 도시된 구성의 화상표시장치, 즉 이온펌프를 페이스플레이트(102) 측에 장착하는 예를 설명한다. 이온펌프를 페이스플레이트(102) 측에 장착의 효과는 리어플레이트(101)에 장착했을 경우와 동일하기 때문에 생략 한다.
공정-x4(도전성막이 부착된 기판의 제작)
유리기판(2.8mm두께의 PD-200)에 애노드 접속단자용 구멍, 이온펌프 애노드 단자용 구멍 및 이온펌프용 개구부(111)를 관통하였다. 구멍은 미리 몰드에 형성하 여도 되고, 그 후에 평판에 형성하여도 된다. 구멍을 관통하는 장소는 화상표시영역 외부에 배치한다. 이 유리기판(302)을 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용해서 세정하고, 한쪽의 면에 통상의 스퍼터링법을 이용해서 두께 0.3㎛의 ITO막을 형성하였다. 그리고 ITO막을 통상의 포토리소크라피법에 의해, 고압단자부 등을 제거하기 위하여 패터닝 하였다.
공정-a4 내지 g4, h4, i4
실시예 1에서 설명한 공정 a1 내지 g1, hl 및 i1과 마찬가지의 공정을 반복하였다.
공정-j4(페이스플레이트의 형성)
페이스 플레이트용의 기판을 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용해서 재차 세정하였다. 다음에 애노드 접속 단자부로부터의 인출선, 인듐이 충전된 기초부 등의 패턴에, 은페이스트를 도포하여, 480℃정도의 온도로 소성하였다. 계속하여, 인쇄법에 의해 형광막(106)을 도포하여, 표면의 평활화 처리(통상,"필밍"이라고 부름)를 하여 형광체부를 형성했다. 상기 형광막(106)은 스트라이프 형상의 형광체(R, G, B)와 흑색 도전재(블랙 스트라이프)가 교대로 배열된 형광막으로 준비하. 였다. 또한, 형광막(106) 위에, A1박막으로 구성되는 메탈 백(107)을 핫 스탬핑법에 의해 50nm의 두께로 형성하였다.
공정-y4(이온펌프의 조립, 부착)
우선 애노드, 캐소드 단자용의 구멍이 관통된, 이온펌프용 유리용기(115)를 준비하였다. 상기 구멍은 용해에 의해 형성하거나, 미세가공 연마장치를 이용하여 기계적으로 형성하여도 된다. 한편, 상기 공정을 끝마친 페이스플레이트(102)의 화상표시영역 외부에, 이온펌프용 개구부(111)를 연마가공으로 관통하였다. 미리 구멍을 관통한 기판을 준비하여, 공정-g1까지의 공정을 흘려도 되는 것에 유의하여야 한다.
다음에, 이온펌프 캐소드(118) 및 이온펌프 애노드(119)를 금속 지지부재에 고정하고, 지지부재를 스폿용접 등으로 캐소드 및 애노드 각각의 단자와 접속하였다. 이 전극 단자(120, 121)을 먼저 이온펌프용 유리용기(115)에 개방된 구멍을 통과하여 프릿유리로 일시적으로 고정한다. 마찬가지로, 이온펌프용 유리용기(115)를, 리어플레이트(101)에 배치한 개구부(111)를 둘러싸도록 프릿유리로 일시적으로 고정하였다. 이 이온펌프(114) 부착된 리어플레이트(101)을, 420℃로 1시간 동안 소성하여, 이온펌프 애노드단자(121) 및 캐소드단자(120)를 형성하고 이온펌프(114)를 장착하였다. 또한, 에폭시 접착제(127)를 이온펌프 용기 접착부의 주위에 도포하여, 고체화시켜서 용기를 고정하였다.
공정-k4 내지 l4
실시예 1에서 설명한 공정 k1 내지 11과 마찬가지의 공정을 반복하였다.
공정-m4(장착 및 시스템화)
상기 공정으로 형성한 진공용기에 플렉서블 케이블을 장착하고, 동시에 이온펌프(114)를 연결하였다. 이온펌프(114)의 애노드 단자부(121)는 화상표시부의 애노드 접속 단자부(112)와 마찬가지로, 포팅(potting) 즉, 내습성이며, 고저항 수지에 의해 고체화시키는 처리를 실시하고, 고압 케이블을 접속하였다. 화상표시부의 고압케이블을 애노드전원(125)에 접속하고, 이온펌프(114)의 고압케이블을 이온펌프용 고압전원(126)에 접속하였다. 이러한 장착이 완료된 후, 진공용기는, 화상표시부가 보일 수 있도록 페이스 플레이트측에 개구부를 가진 금속 케이싱에 보관하였다. 그리고 페이스플레이트(102) 외부면에 형성한 도전성막(122) 상에 도전성 테이프를 붙여서 리드 선에 접속하고, 그 리드선을 금속 케이싱에 접속하였다. 또한, 금속 케이싱의 개구부에는 페이스플레이트(102)와 약 5mm의 거리를 두고 아크릴판을 부착하였다. 그 결과물은 또 필요에 따라 전용의 구동장치에 접속해서, 선구동 또는 에이징 등의 소자특성 안정화 공정을 거친다. 그때 이온펌프(114)에 애노드전원으로부터 전압을 인가하여, 이온펌프(114)를 구동한다. 이 후 구동 IC, 케이싱 등을 조립하여, 화상표시장치의 형태를 완성하여 조립하였다.
상기 공정을 통하여 얻어진 화상표시장치에 대해, 실시예 1과 마찬가지로 이온펌프 전류를 측정하였다. 이온펌프 전압을 인가하자마자 약 10μA의 전류가 흐르기 시작해 약 1분에 0.1μA이하로 저하하였다. 이 상태에서 약 10시간 전류 변화를 연속적으로 기록하였다. 그러나, 0.1μA 이상의 전류는 전혀 관찰되지 않았다. 그 결과는 이온펌프가 효율적으로 진공 배기를 하고 또한 용기 부근의 대전에 의한 국소 방전이 전혀 일어나지 않은 것을 나타내고 있다. 또한 그 결과는, 이온펌프 용기가 진공용기에 확실히 고정되어 있어 진공누설 일어나지 않은 것도 나타내고 있다. 따라서, 고 신뢰성 및 코스트의 저감을 달성할 수 있었다.
<실시예 5>
다음에 다른 전자방출소자를 사용한 예를 도 12를 참조하면서 설명한다.
공정-x5
실시예 1의 공정 x1과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
공정-a5(캐소드 형성)
다음에 공정-x5에서 형성한 유리기판을 재차 세정하였다. 이 기판의 다른 쪽의 면(ITO막이 형성된 표면을 제외한 표면)에 두께 0.25㎛의 Mo막을 스퍼터링법으로 막을 형성하여, 통상의 포토리소그래피법에 의해 X배선으로도 기능을 하는 캐소드전극(1203)을 형성하였다.
공정-b5(절연층 및 게이트의 형성)
이 기판위에 두께 1㎛의 SiO2막(1204)을 스퍼터링법으로 막을 형성하고, 계속하여 두께 0.25㎛Mo막을 형성하였다. 이후에 통상의 포토리소그래피법에 의해, Mo 및 SiO2막에 직경 1.5㎛의 구멍을 관통하여 Y배선으로도 기능을 하는 게이트전극(1205)과 이미터 형성구멍공을 형성하였다.
공정-c5(이미터의 형성)
계속하여, 이 구멍 위에 두께 1.5㎛의 SiO2막을 스퍼터링법으로 막을 형성하여, 1.2㎛를 에치백 하였다. 다음에, 1㎛의 두께(W)의 막을 형성하여, 잔류하는 0.3㎛의 SiO2막을 리프트 오프하여, 콘 형상의 이미터 전극(1206)을 형성하였다.
공정-y5(이온펌프의 조립 및 장착)
실시예 1의 공정-y1과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
공정-d5(지지프레임의 부착)
실시예 1의 공정-h1과 마찬가지로 실시하였다.
공정- e5(스페이서의 수직 배치)
실시예 1의 공정-i1과 마찬가지의 방식으로 실시하였다. 이와 같이, 스핀트형 전자방출소자를 배열한 리어플레이트(101)를 제작하였다.
공정-f5(페이스플레이트의 형성)
실시예 1의 공정-j1과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
공정-g5 (인듐 도포)
실시예 1의 공정-k1과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
공정- h5(진공탈가스, 게터플래시 및 밀봉)
실시예 1의 공정-11과 과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
공정-i5(장착 및 시스템화)
실시예 1의 공정-m1과 과 마찬가지의 방식으로 실시하였다.
상기 공정-i5의 후에 완성된 화상표시장치에 대해도, 실시예 1과 마찬가지로, 거의 국소 방전이 발생하지 않았다. 환언하면, 이온펌프 용기가 진공용기에 확실히 고정되어 있어 진공누설이 일어나지 않았다. 따라서, 고신뢰성 및 코스트의 저감을 달성할 수 있었다.
<비교예>
이 비교예에서는, 도 13에 도시된 바와 같이, 리어플레이트의 외부면에도, 이온펌프 용기의 내면에도 도전성막이 형성되어 있는 화상표시장치를 제작하였다.
공정-A5(소자전극의 형성)
2.8mm두께의 PD-200(아사히 유리(주)사 제품) 유리기판(301)을 세제, 순수한 물 및 유기용제를 이용하여 세정한 후, 두께 O.1㎛의 SiO2를 스퍼터링법으로 형성했다. 계속해서 유리기판(301)에 막을 형성한 SiO2막 상에, 스퍼터링법에 따라 우선 베이스층으로서 티타늄(Ti) 5nm, 상기 티타늄(Ti)막 위에 백금(Pt) 40nm의 막을 형성하였다. 그 후, 포토레지스트(photoresist; AZ1370, 헥스트(Hoechst)사 제품)를 도포하여, 노광, 현상, 에칭의 일련의 포토리소그래피법에 따라 전체를 패터닝하여, 소자 전극(330, 331)을 형성하였다. 소자전극은 그 간격을 1O㎛, 대향하는 길이 1OO㎛로 형성하였다.
공정-B5 내지 G5, Y5 및 H5 내지 L5
실시예 1의 공정-b1 내지 g1, y1 및 h1 내지 11과 마찬가지의 공정을 반복하였다.
공정-ml(장착 및 시스템화)
상기 공정으로 형성한 진공용기에 플렉서블 케이블을 장착하고, 동시에 이온펌프(114)를 연결하였다. 이온펌프(114)의 애노드 단자부(121)는 화상표시부의 애노드 접속 단자부(112)와 마찬가지로, 포팅(potting) 즉, 내습성이며, 고저항 수지에 의해 고체화시키는 처리를 실시하고, 고압 케이블을 접속하였다. 화상표시부의 고압케이블을 애노드전원(125)에 접속하고, 이온펌프(114)의 고압케이블을 이온펌프용 고압전원(126)에 접속하였다. 이러한 장착이 완료된 후에, 진공용기는, 화상표시부가 보일 수 있도록 페이스플레이트 측에 개구부를 가진 금속 케이싱에 보관 하였다. 또한, 금속 케이싱의 개구부에는 페이스플레이트(102)와 약 5mm의 거리를 두고 아크릴판을 부착하였다. 그 결과물은 또 필요에 따라서 전용의 구동장치에 접속해서, 선구동 또는 에이징 등의 소자특성 안정화 공정을 거친다. 그때 이온펌프(114)에 애노드전원으로부터 전압을 인가하여, 이온펌프(114)를 구동한다. 이 후 구동 IC, 케이싱 등을 조립하여, 화상표시장치의 형태를 완성하여 조립하였다.
상기 공정-m1의 후에 완성된 화상표시장치의, 이온펌프 캐소드 단자(120)과 그라운드드의 사이에 마이크로 암페어-미터를 접속하였다. 우선 이온펌프용 고압전원(126)에서 3.5kV가 전압을 걸어 전류 측정을 시작하였다. 이온펌프의 전압을 인가하자마자 약 10μA의 전류가 흐르기 시작해 약 1분에 0.1μA 이하로 저하되었다. 계속하여, 애노드전원(124)에서 10kV의 전압을 인가하여 화상표시장치를 구동하면서 이온펌프 전류의 변화를 측정하였다. 상기 장치를 약 10시간 구동하였다. 구동 개시부터 얼머간의 시간이 경과한 후에 10μA를 넘는 스파이크 형상의 전류가 단속적으로 관측되기 시작하였다. 또 스파이크 형상의 전류가 흐를 때 이온펌프 부근에 방전이 관측되었다. 이 결과에 의해 이온펌프가 정상적으로는 효율적으로 진공 배기를 실시하고 있지만, 때때로 방전을 일으켜 단번에 가스방출을 하고 있는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 이온펌프의 동작이 안정적이며, 불규칙한 가스 방출이 없기 때문에, 화상표시장치를 구동하여 휘도의 변화를 측정할 경우에, 화상표시장치의 휘도가 안정적이다. 또, 용기가 유리로 구성된 이온펌프를 부착한 화상표시장치의 실용화를 할 수 있으므로, 규모 및 중량의 축소, 고신뢰성 및 코스트의 저감을 달성할 수 있다.
본 발명에서는, 진공용기 외부면 및 이온펌프 내부에, 전위 규정되는 도전성막이 형성됨으로써, 대전에 의거한 방전이 억제되어 이온펌프의 동작이 안정되고, 불규칙한 가스 방출이 발생되지 않는다. 그 결과로서, 휘도가 안정된 화상표시장치를 제공할 수가 있다.

Claims (8)

  1. 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와;
    상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과;
    상기 진공용기에 연통하여 배치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서,
    상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고,
    상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  2. 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와;
    상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과;
    상기 진공용기에 연통하여 배치된 이온펌프를 가지는 화상표시장치로서,
    상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고,
    상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  3. 전자원과 이 전자원에 대향하는 애노드전극을 포함하고 압력이 감압되어 유지되는 진공용기와;
    상기 애노드전극에 전압을 인가하는 애노드전원과;
    상기 진공용기에 연통하여 배치된 이온펌프를 포함하는 화상표시장치로서,
    상기 이온펌프 용기가 비도전성 재료로 구성되고,
    상기 이온펌프 용기가 장착되는 측의 진공용기 외부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있고,
    상기 이온펌프 용기의 내부면에, 전위 규정되는 도전성막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 진공용기 외부면에 형성된 도전성막의 전위가 접지 전위인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  5. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 이온펌프 용기 내부면에 형성된 도전성막의 전위가 접지 전위인 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 진공용기 외부면에 형성되는 도전막은, 상기 이온펌프가 상기 진공용기에 접속되는 개소에서 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 이온펌프 용기와 상기 진공용기의 사이의 접속부의 주위가, 보강용 접착제에 의해 보강되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중에 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공용기 외부면에 형성되는 도전막은, 상기 이온펌프가 상기 진공용기에 접속되는 개소에서 제거되어 있는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.
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