(57)【要約】【課題】真空チャンバ内の作業により、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサを提供する。【解決手段】カソード基板１０と、カソード基板１０に対向して設けられ、真空引き穴を有するアノード基板１２と、カソード基板１０とアノード基板１２との間に真空領域２４が設けられ、真空領域２４を規定するようにカソード基板１０とアノード基板１２との間に設けられた支持体２０と、真空領域２４にて、カソード基板１０上に設けられた電子放出源部１４と、アノード基板１２上に電子放出源部１４に対向して設けた光電変換膜１８と、真空引き穴５０に対応して設け、真空引き穴５０を封止する低融点金属層４８と、低融点金属層４８上に設けた加圧受け板４６と、低融点金属層４８とアノード基板１２との間に設け、真空引き穴５０と連通する真空引き穴部５１を有する緩衝層４７と、を備えたＦＥＤセンサ。【選択図】図１
2010091537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード基板と、
前記カソード基板に対向して設けられたアノード基板と、
前記カソード基板と前記アノード基板との間には真空領域が設けられ、前記真空領域を規定するように前記カソード基板と前記アノード基板との間に設けられた支持体と、
前記カソード基板、前記アノード基板または前記支持体の一つまたは複数の箇所に設けられた真空引き穴と、
前記真空領域において、前記カソード基板上に設けられた電子放出源部と、
前記真空領域において、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して設けられた光電変換膜と、
前記真空引き穴が設けられた箇所に対応して設けられ、前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、
前記低融点金属層上に設けられた加圧受け板と、
前記低融点金属層と前記真空引き穴が設けられた箇所との間に設けられ、前記真空引き穴と連通する真空引き穴部を有する緩衝層と、
を備えたＦＥＤセンサ。
【請求項２】
前記真空引き穴部の前記緩衝層の厚さが、前記真空引き穴部以外の部分の厚さよりも薄く形成されている請求項１記載のＦＥＤセンサ。
【請求項３】
前記真空引き穴部を形成する緩衝層部と、前記真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、別体に形成されている請求項２記載のＦＥＤセンサ。
【請求項４】
前記真空引き穴部を形成する緩衝層部と、前記真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、一体に形成されている請求項２記載のＦＥＤセンサ。
【請求項５】
カソード基板と、
前記カソード基板に対向して設けられたアノード基板と、
前記カソード基板と前記アノード基板との間には真空領域が設けられ、前記真空領域を規定するように前記カソード基板と前記アノード基板との間に設けられた支持体と、
前記カソード基板、前記アノード基板または前記支持体の一つまたは複数の箇所に設けられた真空引き穴と、
前記真空領域において、前記カソード基板上に設けられた電子放出源部と、
前記真空領域において、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して設けられた光電変換膜と、
前記真空引き穴が設けられた箇所に対応して設けられ、前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、
前記低融点金属層上に設けられた加圧受け板と、
前記真空引き穴が設けられた箇所において、前記真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成された前記真空引き穴を形成する部分と、
を備えたＦＥＤセンサ。
【請求項６】
前記真空引き穴が設けられた箇所において、前記真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成された前記真空引き穴を形成する部分と、前記低融点金属層と、の間に設けられ、前記真空引き穴と連通する真空引き穴部を有する緩衝層と、
を備えた請求項５記載のＦＥＤセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＥＤセンサに関し、特に大型ＦＥＤセンサの真空封止に適用可能な技術を有するＦＥＤセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空外容器（真空セル）の封止方法において、チップ管による真空封止方法では、バーナーによりガラスを溶かすため危険性が大きく、またガラス工作のための特別な技術が必要であった。
【０００３】
そこで、低融点金属、例えばインジウム（Ｉｎ）などによる封着方法が考えられ、この方法では、対向する２枚のカソード基板およびアノード基板間の外周部に低融点金属を塗布などで形成し、高加圧することにより、カソード基板とアノード基板間に低融点金属層を真空封着させてＦＥＤセンサを形成することができる。
【０００４】
真空セルを作製するには、このように低融点金属層を用いることがリークなどの点から非常に有効であるが、上記のような小型の真空セルの作製技術を、大型の真空セルに応用すると、次のような問題点がある。
【０００５】
大型の真空セルを加圧封止する場合は、大きな圧力を広範囲に均等に加圧することが必要である。そのため加圧等が十分でなければ密着不良が発生し、所定の真空度に達することができない、もしくは維持できないというリーク問題がある。
【特許文献１】特開平９−１７１７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のＦＥＤセンサは、カソード基板と、前記カソード基板に対向して設けられたアノード基板と、前記カソード基板と前記アノード基板との間には真空領域が設けられ、前記真空領域を規定するように前記カソード基板と前記アノード基板との間に設けられた支持体と、前記カソード基板、前記アノード基板または前記支持体の一つまたは複数の箇所に設けられた真空引き穴と、前記真空領域において、前記カソード基板上に設けられた電子放出源部と、前記真空領域において、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して設けられた光電変換膜と、前記真空引き穴が設けられた箇所に対応して設けられ、前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、前記低融点金属層上に設けられた加圧受け板と、前記低融点金属層と前記真空引き穴が設けられた箇所との間に設けられ、前記真空引き穴と連通する真空引き穴部を有する緩衝層と、を備えている。
【０００８】
また、本発明の請求項２に記載のＦＥＤセンサでは、前記真空引き穴部の前記緩衝層の厚さが、前記真空引き穴部以外の部分の厚さよりも薄く形成されている。
【０００９】
また、本発明の請求項３に記載のＦＥＤセンサでは、前記真空引き穴部を形成する緩衝層部と、前記真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、別体に形成されている。
【００１０】
また、本発明の請求項４に記載のＦＥＤセンサでは、前記真空引き穴部を形成する緩衝層部と、前記真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、一体に形成されている。
【００１１】
また、本発明の請求項５に記載のＦＥＤセンサでは、カソード基板と、前記カソード基板に対向して設けられたアノード基板と、前記カソード基板と前記アノード基板との間には真空領域が設けられ、前記真空領域を規定するように前記カソード基板と前記アノード基板との間に設けられた支持体と、前記カソード基板、前記アノード基板または前記支持体の一つまたは複数の箇所に設けられた真空引き穴と、前記真空領域において、前記カソード基板上に設けられた電子放出源部と、前記真空領域において、前記アノード基板上に、前記電子放出源部に対向して設けられた光電変換膜と、前記真空引き穴が設けられた箇所に対応して設けられ、前記真空引き穴を封止する低融点金属層と、前記低融点金属層上に設けられた加圧受け板と、前記真空引き穴が設けられた箇所において、前記真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成された前記真空引き穴を形成する部分と、を備えている。
【００１２】
また、本発明の請求項６に記載のＦＥＤセンサでは、前記真空引き穴が設けられた箇所において、前記真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成された前記真空引き穴を形成する部分と、前記低融点金属層と、の間に設けられ、前記真空引き穴と連通する真空引き穴部を有する緩衝層と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１に記載のＦＥＤセンサによれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサを提供することができる。また、低融点金属層と、カソード基板、アノード基板または支持体の一つまたは複数の箇所、例えばアノード基板との間に緩衝層が設けられているので、この緩衝層に低融点金属層と密着性の高い性質を有する材料を用いることにより、真空セルのリーク問題が発生しない、もしくは減少させることができ、歩留まりを向上することができる。また、緩衝層を用いるため、低融点金属層とアノード基板との密着性を考慮せずにアノード基板の材質を選択することができるので、プロセスを簡単にすることができ、さらに、ＦＥＤセンサの特性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載のＦＥＤセンサによれば、緩衝層において、真空引き穴部の厚さが、真空引き穴部以外の部分の厚さよりも薄く形成されている。つまり、真空引き穴部以外の部分の厚さが、真空引き穴部の厚さよりも厚く形成されているので、低融点金属層を加圧する場合に、その厚くなっている部分において低融点金属層が緩衝層からはみ出すことを防止することができる。これによって、低融点金属層が、緩衝層と加圧受け板の間に十分収まることができ、緩衝層と低融点金属層との密着性が高まり、リーク問題を解決することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載のＦＥＤセンサによれば、真空引き穴部を形成する緩衝層部と、真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、別体に形成されている。つまり、緩衝層を形成するに際して、真空引き穴部を有する板状の緩衝層の上に別の緩衝層を設けることができ、これにより、加圧時に低融点金属層が緩衝層からはみ出すことを防止するための部分としての当該別の緩衝層を効率よく形成することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載のＦＥＤセンサによれば、真空引き穴部を形成する緩衝層部と、真空引き穴部以外を形成する緩衝層部とが、一体に形成されている。これによって、加圧時に低融点金属層が緩衝層からはみ出すことを確実に防止し、リーク問題を解決することができる。
【００１７】
また、本発明の請求項５に記載のＦＥＤセンサによれば、カソード基板、アノード基板または支持体の一つまたは複数の箇所、例えばアノード基板において、真空引き穴を形成する部分の厚さが、真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成されている。つまり、このアノード基板の真空引き穴以外の部分の厚さが、真空引き穴の部分の厚さよりも厚く形成されているので、低融点金属層を加圧する場合に、その厚くなっている部分において低融点金属層が加圧受け板４６からはみ出すことを防止することができる。これによって、低融点金属層が、アノード基板と加圧受け板の間に十分収まることができ、アノード基板と低融点金属層との密着性が高まり、リーク問題を解決することができる。
【００１８】
また、本発明の請求項６に記載のＦＥＤセンサによれば、真空引き穴が設けられた箇所、例えばアノード基板において、真空引き穴を形成する部分以外の厚さよりも薄く形成された真空引き穴を形成する部分と、低融点金属層と、の間に、真空引き穴と連通する真空引き穴部を有する緩衝層が設けられている。これによって、この緩衝層に低融点金属層と密着性の高い性質を有する材料を用いることにより、真空セルのリーク問題を解決することができ、歩留まりを向上することができる。また、緩衝層を用いるため、低融点金属層とアノード基板との密着性を考慮せずにアノード基板の材質を選択することができるので、プロセスを簡単にすることができ、さらに、ＦＥＤセンサの特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付図面を参照して、本発明に従うＦＥＤセンサの実施形態について説明する。以下において、同じブロックまたは要素には同じ符号を付して説明の重複を避け、説明を簡略にする。図面は模式的ものであり、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２０】
以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施の形態は、各構成部品の配置などを下記のものに特定するものではない。この発明の実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２１】
[第１の実施の形態]
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサは、図１（ｃ）に示すように、カソード基板１０と、カソード基板１０上に配置された電子放出源部（図示省略）と、カソード基板１０に対向して配置され、真空引き穴５０を有するアノード基板１２と、アノード基板１２上に、電子放出源部に対向して配置される光電変換膜（図示省略）と、電子放出源部および前記光電変換膜を取り囲み、アノード基板１２とカソード基板１０間に配置された外部支持体２０と、真空引き穴５０を封止する低融点金属層４８と、低融点金属層４８とアノード基板１２との間に設けられた真空引き穴５０と連通する真空引き穴部５１を有する緩衝層４７と、低融点金属層４８上に配置された加圧受け板４６とを備える。アノード基板１２および緩衝層４７と、カソード基板１０間とを真空引き穴５０および真空引き穴部５１を通して、真空チャンバ内で真空引きを行い、ＦＥＤセンサの内部真空領域２４が保持される。なお、ここでは、一例としてアノード基板１２に真空引き穴５０を設けているが、これに限らず、真空引き穴５０は、アノード基板１２、カソード基板１０または外部支持体２０の一つまたはこれら複数の箇所に設けることができる。以下の実施形態すべてにおいても同様である。
【００２２】
電子放出源部は、後述するように、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバ、スピント型、ＢＳＤ型、ＳＥＤ型、ＭＩＭ型のいずれかを備えていてもよい。
【００２３】
光電変換膜は、後述するように、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ２，ＰｂＩ２，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトのいずれか１種で構成されていてもよい。
【００２４】
加圧受け板４６は、例えばコパール板で形成され、大きさは、例えば約２ｃｍ角以内程度、厚さは、例えば、約０．１ｍｍ程度である。
【００２５】
低融点金属層４８は、例えば、ＢｉＳｎ，ＩｎＳｎ，ＢｉＩｎＳｎ，Ｉｎのいずれかで構成され、大きさは、約３ｍｍ角以内程度、厚さは、例えば約５ｍｍ程度である。加圧後の厚さは、例えば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００２６】
緩衝層４７は、例えば、無アルカリガラス、アルカリガラスなどの低融点金属層４８と密着性のよい材料で構成される。
【００２７】
アノード基板１２は、例えば、ホウケイ酸ガラスなどの光学特性のよい材料から構成される。
【００２８】
真空チャンバ内の真空度は、例えば、約１×１０−３（Ｐａ）程度である。
【００２９】
ヒータ４４の温度は、例えば、約２３０〜２５０℃程度である。
【００３０】
真空引き穴５０および真空引き穴部５１の直径は、例えば約１ｍｍ程度である。
【００３１】
アノード基板１２とカソード基板１０間の内部真空領域２４内のカソード基板１０上には、ゲッタリング金属層５４を配置して、電磁誘導過熱によってゲッタリング金属層５４を溶融して、最終的に内部真空領域２４内の真空度を保持させている。
【００３２】
Ｈｅリークテスタによりリークがないことを確認しており、ゲッタリング金属層５４の昇華実験により、内部真空領域２４内が真空となっていることを確認している。
【００３３】
（製造方法）
本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造は、図１および図２に示すように表され、図１（ａ）は、真空引き穴５０上に真空引き穴部５１を有する緩衝層４７を配置し、緩衝層４７上に低融点金属層４８および加圧受け板４６を配置する工程図を示し、図１（ｂ）は、ヒータ４４によって、低融点金属層４８、加圧受け板４６および緩衝層４７を加圧する工程図を示し、図１（ｃ）は、ヒータ４４を加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図を示している。また、図２は、図１（ｃ）の平面図を示しており、加圧受け板４６の下に、緩衝層４７を配置し（図示省略）、緩衝層４７および加圧受け板４６によって、真空引き穴５０および真空引き穴部５１を密閉している図を示している。なお、図２では、緩衝層４７および加圧受け板４６は矩形状をしているが、これに限らず、円形等でもよく、真空引き穴５０および真空引き穴部５１が密閉できる形状であればよい。また、真空引き穴５０および真空引き穴部５１は円形状をしているが、これに限らず、矩形状等の多角形状でもよい。
【００３４】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法には、真空引き穴５０および真空引き穴部５１をあける工程を真空セルの組み立て後に行う第１の方法と、真空引き穴５０および真空引き穴部５１をあける工程後に真空セルを組み立てる第２の方法がある。なお、真空引き穴５０および真空引き穴部５１は、図１の例では、アノード基板１２に開口される例が示されているが、カソード基板１０側に開口しても良いことは明らかである。
【００３５】
―製造方法１―
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの第１の製造方法は、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製した後、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０および真空引き穴部５１をあける工程と、真空引き穴５０および真空引き穴部５１の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０および真空引き穴部５１を通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒータ４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒータ４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。
【００３６】
―製造方法２―
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの第２の製造方法は、アノード基板１２若しくはカソード基板１０のうち、一方に真空引き穴５０および真空引き穴部５１をあける工程と、アノード基板１２、カソード基板１０、外部支持体２０を組立てて容器を作製する工程と、真空引き穴５０および真空引き穴部５１の部分に低融点金属層４８を配置する工程と、低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程と、真空引き穴５０および真空引き穴部５１およびを通して、真空チャンバ内で真空引きを行う工程と、真空チャンバ内でヒータ４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程と、ヒータ４４を加圧受け板４６から離して、低融点金属層４８を冷却、固化させる工程とを有する。
【００３７】
ヒータ４４は、低融点金属層４８および加圧受け板４６よりも大きいサイズを有している方が、熱伝導の効率を高め、加熱時間を短縮できる点で有効である。
【００３８】
ヒータ４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、ヒータ４４の温度は、例えば、約１５０℃以上２５０℃以下程度である。
【００３９】
ヒータ４４を加圧受け板４６に押し当て低融点金属層４８を溶解しつぶす工程において、加圧後の低融点金属層４８の厚さは、例えば、約０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度である。
【００４０】
アノード基板１２とカソード基板１０間にゲッタリング金属層５４を配置し、誘導加熱によってゲッタリング金属層５４を溶解させることによって、ゲッタリングを行う工程を有していても良い。
【００４１】
（実験結果）
図３は、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程によって形成したテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、２３０℃で溶解したＩｎで無アルカリガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す顕微鏡写真である。
【００４２】
また、図４は、同じくテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、２２０℃で溶解したＩｎでホウケイ酸ガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す顕微鏡写真である。
【００４３】
図３は、Ｉｎの厚さを約０．２ｍｍとし、Ｉｎが付着した無アルカリガラスの反対側から見た顕微鏡写真である。５×１０−９（ｍｂａｒ／ｌ／ｓ）の真空度においてもリークは確認されなかった。このように、低融点金属層４８としてＩｎを用い、緩衝層４７として無アルカリガラスを用いた場合、密着性が高く、真空度を高レベルで維持することができる。
【００４４】
図４は、Ｉｎの厚さを約０．２ｍｍとし、Ｉｎが付着したホウケイ酸ガラスの反対側から見た顕微鏡写真である。多少の点状または線状の隙間が観測されるが、この部分が外側とつながらなければ真空を維持することができ、以下に示す第４および第５の実施の形態においては、アノード基板１２に枠部または凹部を設けることによって、密着性を高めている。
【００４５】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの構成について、図５を用いて説明する。なお、第１の実施形態以外のＦＥＤセンサの構成は、ここで示すＦＥＤセンサとして機能する部分の構成は同様なので、説明を省略する。図５に示すように、本実施形態のＦＥＤセンサは、アノード基板１２側から照射された光（ｈν）によって光電変換膜１８中において発生される電子―正孔対の内、過剰正孔を電子放出源部１４から注入される電子によって再結合電流として検出する動作を行っている。
【００４６】
電子放出源部１４は、カーボンナノファイバ、グラファイトナノファイバのいずれかを備えている。具体的には、電子放出源部１４は、複数のストライプ状に形成されたカソード電極と、複数のストライプ状に形成されたゲート電極の交差部に形成された複数の開口部内に配置されたカーボンナノファイバ電子源或いはグラファイトナノファイバ電子源によって形成される。その他の電子放出源部１４の構成としては、スピント型電子源、ＢＳＤ（Ballistic
electron Surface-emitting Device）型電子源、ＳＥＤ（Surface-conduction
Electron-emitter Display）型電子源、ＳＣＥ（Surface
Conduction Emitter）型電子源、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型電子源を適用することができる。
【００４７】
また、光電変換膜１８としては、例えば、ａ−Ｓｅ，ａ−Ｓｉ，ＣｄＴｅ，ＣｄＺｎＴｅ，ＣｄＳｅ，ＨｇＩ2，ＰｂＩ2，ＰｂＯ，ＴｌＢｒ，カルコゲナイド、カルコパイライトのいずれかを適用することができる。
【００４８】
光電変換膜１８としては、例えば、カルコパイライト構造をもつ化合物半導体薄膜として、ＣＩＧＳ薄膜（Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）Ｓｅ2(０≦X≦１)）を用いることもできる。また、ＣＩＧＳ薄膜としては、Ｃｕ（ＩｎX,Ｇａ1-X）(ＳｅY, Ｓ1-Y) (０≦X≦１,０≦Y≦１)という組成のものも知られており、このような組成をもつＣＩＧＳ薄膜も利用可能である。
【００４９】
カルコパイライト構造の化合物半導体薄膜としては、この他、ＣｕＡｌＳ2,ＣｕＡｌＳｅ2,ＣｕＡｌＴｅ2,ＣｕＧａＳ2,ＣｕＧａＳｅ2, ＣｕＧａＴｅ2, ＣｕＩｎＳ2, ＣｕＩｎＳｅ2, ＣｕＩｎＴｅ2, ＡｇＡｌＳ2, ＡｇＡｌＳｅ2, ＡｇＡｌＴｅ2, ＡｇＧａＳ2, ＡｇＧａＳｅ2, ＡｇＧａＴｅ2, ＡｇＩｎＳ2, ＡｇＩｎＳｅ2, ＡｇＩｎＴｅ2なども適用可能である。
【００５０】
カソード基板１０およびアノード基板１２は、例えば、ガラス基板によって構成される。他に、石英、シリコン（Ｓｉ）ウェハなどを適用することもできる。また、アノード基板１２は、ＦＥＤセンサによって検出する光・電磁波の波長を十分透過可能な材質の材料基板によって形成される。
【００５１】
なお、図１においては図示を省略しているが、電子放出源部１４と光電変換膜１８の間には、電子放出源部１４から放出される電子を制御するメッシュグリッド１６と、メッシュグリッド１６をカソード基板１０およびアノード基板１２間において支持するためのメッシュ支持体が配置されている。第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、大型ＦＥＤセンサにおいて、真空セル内にメッシュグリッド１６とそのメッシュ支持体を設置し、メッシュ支持体をアノード基板１２とカソード基板１０に接触する高さとして、スペーサ兼メッシュ固定部材として使用することもできる。
【００５２】
メッシュ支持体は、例えば、メッシュ上部支持体とメッシュ下部支持体から構成され、メッシュグリッド１６を周辺部において挟む構成を有する。メッシュ支持体は、例えば、ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成可能である。通常、大型化されたＦＥＤセンサにおいては、大気圧Ｐａによって、アノード基板１２およびカソード基板１０は内側に撓む構造となり易い。ステンレス、Ｃｕ−Ｎｉ合金などによって形成されたメッシュ支持体は、大気圧によって、内側に撓む構造となり易いアノード基板１２およびカソード基板１０をフラットに保持する上で、有効な材料となる。
【００５３】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理を図５を用いて説明する。図１においては図示を省略しているが、光電変換膜１８にはアノード電極１が接続され、アノード電極１には、アノード引き出し電極３が接続されている。アノード引き出し電極３には、アノード端子Ａ（＋）が接続される。電子放出源部１４のカソード電極（図示省略）には、カソード端子Ｋ（−）が接続される。メッシュグリッド１６にはグリッド端子Ｇ（＋）が接続される。カソード基板１０とアノード基板１２間において、メッシュ支持体によって囲まれる内部真空領域２４と、メッシュ支持体と外部支持体２０によって囲まれる外部真空領域とは、真空度は同程度であり、例えば、１０-4Ｔｏｒｒ程度の値を有する真空度を有するように、メッシュ支持体の一部分において開口部を備えていてもよい。
【００５４】
メッシュグリッド１６は、電子放出源部１４から光電変換膜１８に向けて放出される電子電流を制御するためにメッシュ構造を備える。メッシュグリッド１６は、例えば、Ｎｉ，Ｃｕ−Ｎｉなどで形成可能である。
【００５５】
第１の実施の形態によれば、従来のチップ管方式に比べて、すべて真空チャンバ内の作業により、溶解温度も低く、安全、かつ簡単に真空セルの作製が可能なＦＥＤセンサを提供することができる。
【００５６】
第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、封着する部分はどのような大型セルでも、ごく小さな一部分であるため、大がかりな装置は必要としてない。
【００５７】
また、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、加熱部分は一部分であるため、光電変換膜を構成する、例えば、ａ−Ｓｅ膜を実質的に加熱することなく、真空セルを封止することができる。
【００５８】
また、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、加圧部分は一部分であり、かつＩｎは溶解状態で行うので、真空セルを破損するおそれはない。
【００５９】
また、第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、低融点金属層とアノード基板との間に緩衝層を設けているので、この緩衝層に低融点金属層と密着性の高い性質を有する材料を用いることにより、真空セルのリーク問題が発生しない、もしくは減少させることができ、歩留まりを向上することができる。また、緩衝層を用いるため、低融点金属層とアノード基板との密着性を考慮せずにアノード基板の材質を選択することができるので、プロセスを簡単にすることができ、さらに、ＦＥＤセンサの特性を向上させることができる。
【００６０】
[第２の実施の形態]
本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造について図６に、平面図を図７に示す。図６（ａ）は、緩衝層４７の端部上に枠部４９を配置し、緩衝層４７上に低融点金属層４８を配置し、さらに低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程図を示し、図６（ｂ）は、ヒータ４４によって、低融点金属層４８、加圧受け板４６および緩衝層４７を加圧する工程図を示し、図６（ｃ）は、ヒータ４４を加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図を示し、図６（ｄ）は、図６（ｃ）の緩衝層４７付近を拡大した断面図を示している。
【００６１】
図７は、図６（ｃ）の平面図を示しており、加圧受け板４６の下に、緩衝層４７（図示省略）および枠部４９（破線で示す）を配置し、緩衝層４７および加圧受け板４６によって、真空引き穴５０および真空引き穴部５１を密閉している図を示している。なお、緩衝層４７、枠部４９および加圧受け板４６は矩形状をしているが、これに限らず、円形等でもよく、真空引き穴５０および真空引き穴部５１が密閉できる形状であればよい。また、真空引き穴５０および真空引き穴部５１は円形状をしているが、これに限らず、矩形状等の多角形状でもよい。
【００６２】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、緩衝層４７とは別体に枠部４９を設けている。この枠部４９によって、図６（ｂ）で示す低融点金属層４８をヒータ４４で加圧する場合に、低融点金属層４８が緩衝層４７からはみ出すことなく、加圧受け板４６と緩衝層４７の間に十分収まることができる。
【００６３】
枠部４９は、例えば、緩衝層４７と同じ材質のものから構成されてもよく、あるいは異なる材質のものでもよく、低融点金属層４８と密着性の高い材質から構成されればよい。また、枠部４９は、高さは、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であるが、真空引き穴５０および真空引き穴部５１、低融点金属層４８の厚さ等によって、適宜変更される。また、枠部４９は、緩衝層４７の端部上に、例えば、接着剤やシールなどで接着して固定する。
【００６４】
第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサによれば、緩衝層４７の端部上に枠部４９が設けられているので、低融点金属層４８が緩衝層と加圧受け板の間に十分収まることができ、緩衝層と低融点金属との密着性が高まり、リーク問題を解決することができる。
【００６５】
各工程および最終構造は、実質的に第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００６６】
[第３の実施の形態]
本発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造について図８に示す。なお、図８は、図６（ｃ）に相当する図面であり、図６（ａ）および（ｂ）に相当する図は実質的には同様なので省略する。また、平面図については、図７と実質的に同様なので省略する。また、図８では、図６（ｃ）における第２の実施形態における緩衝層４７の端部上に配置された枠部４９が、緩衝層４７と一体に形成されており、枠部５３として示されている。その他については、第２の実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサにおいては、緩衝層４７と一体に枠部５３を設けている。したがって、第２の実施形態と同様に、この枠部５３によって、加圧時に、低融点金属層４８が加圧受け板４６と緩衝層４７の間に十分収まることができ、緩衝層４７からはみ出すことを確実に防止することができる。これによって、リーク問題を解決することができる。
【００６８】
[第４の実施の形態]
本発明の第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造について図９に示す。なお、図９は、図６（ｃ）に相当する図面であり、図６（ａ）および（ｂ）に相当する図は実質的には同様なので省略する。また、平面図については、図７と実質的に同様なので省略する。
【００６９】
第４の実施の形態では、第２および第３の実施形態で配置されていた緩衝層４７を設けず、アノード基板１２に枠部５５を設けている。これによって、加圧受け板４６を加圧したときに、低融点金属層４８が加圧受け板４６からはみ出すことを防止することができる。したがって、低融点金属層４８が、アノード基板１２と加圧受け板４６との間に十分収まることができ、アノード基板１２と低融点金属層４８との密着性が高まり、リーク問題を解決することができる。
【００７０】
枠部５５は、例えば、アノード基板１２と同じ材質のものから構成されてもよく、この場合は、枠部５５とアノード基板１２とは一体に形成される。また、枠部５５は、アノード基板１２と異なる材質のものでもよく、低融点金属層４８と密着性の高い材質から構成されればよい。この場合、枠部５５とアノード基板１２とは、例えば、接着剤やシールなどで接着して固定される。また、枠部５５は、高さは、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度であるが、真空引き穴５０、低融点金属層４８の厚さ等によって、適宜変更される。
【００７１】
その他の構成等については、実質的に第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００７２】
[第５の実施の形態]
本発明の第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造について図１０に示す。なお、図１０は、図６（ｃ）に相当する図面であり、図６（ａ）および（ｂ）に相当する図は実質的には同様なので省略する。また、平面図については、図７と実質的に同様なので省略する。
【００７３】
第５の実施の形態では、第２および第３の実施形態で配置されていた緩衝層４７を設けず、アノード基板１２の真空引き穴５０部分に凹部５７を設けている。これによって、加圧受け板４６を加圧したときに、低融点金属層４８が凹部５７の壁面でせき止められ、加圧受け板４６からはみ出すことを防止することができる。したがって、低融点金属層４８が、アノード基板１２と加圧受け板４６との間に十分収まることができ、アノード基板１２と低融点金属層４８との密着性が高まり、リーク問題を解決することができる。
【００７４】
凹部５７は、例えば、アノード基板１２の真空引き穴５０の周囲部分を除去して形成される。また、凹部５７は、高さは、例えば０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度、大きさは、約３ｍｍ角以内程度であるが、真空引き穴５０、低融点金属層４８の厚さ等によって、適宜変更される。
【００７５】
その他の構成等については、実質的に第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００７６】
[第６の実施の形態]
本発明の第６の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造について図１１に示す。なお、図１１は、図６（ｃ）に相当する図面であり、図６（ａ）および（ｂ）に相当する図は実質的には同様なので省略する。また、平面図については、図７と実質的に同様なので省略する。
【００７７】
第６の実施の形態では、第２および第３の実施形態で配置されていた緩衝層４７を設けており、かつ、アノード基板１２の真空引き穴５０部分に凹部５９を設けている。緩衝層４７にも真空引き穴部５１が設けられている。この緩衝層４７に低融点金属層４８と密着性の高い性質を有する材料を用いることにより、真空セルのリーク問題が発生しない、もしくは減少させることができ、歩留まりを向上することができる。また、緩衝層４７を用いるため、低融点金属層４８とアノード基板１２との密着性を考慮せずにアノード基板１２の材質を選択することができるので、プロセスを簡単にすることができ、さらに、ＦＥＤセンサの特性を向上させることができる。
【００７８】
また、凹部５９を設けているので、緩衝層４７および加圧受け板４６を加圧したときに、低融点金属層４８が凹部５９の壁面でせき止められるとともに、加圧受け板４６からはみ出すことを防止することができる。したがって、この凹部５９によって、低融点金属層４８をヒータ４４で加圧する場合に、低融点金属層４８が加圧受け板４６からはみ出すことなく、加圧受け板４６と緩衝層４７の間に十分収まることができ、リーク問題を解決することができる。
【００７９】
凹部５９は、例えば、アノード基板１２の真空引き穴５０の周囲部分を除去して形成される。また、凹部５９は、高さは、例えば０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ程度、大きさは、約３ｍｍ角以内程度であるが、真空引き穴５０および真空引き穴部５１の大きさ、低融点金属層４８の厚さ等によって、適宜変更される。
【００８０】
その他の構成等については、実質的に第１の実施の形態と同様であるため、重複説明は省略する。
【００８１】
[その他の実施の形態]
上記のように、本発明は第１〜第６の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００８２】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明のＦＥＤセンサは、真空管、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission
Display）、フィールドエミッションセンサ（ＦＥＳ：：Field Emission
Sensor）、２インチ以上の大型のセンサ、Ｘ線センサ、赤外線センサなどに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図であって、（ａ）真空引き穴５０および真空引き穴部５１に低融点金属層４８、緩衝層４７および加圧受け板４６を配置する工程図、（ｂ）ヒータ４４によって、低融点金属層４８、緩衝層４７および加圧受け板４６を加圧する工程図、（ｃ）ヒータ４４を、加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的平面パターン構成図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程によって形成したテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、溶解したＩｎで無アルカリガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す顕微鏡写真。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程によって形成したテストサンプルであって、低融点金属層４８としてＩｎを使用し、溶解したＩｎでホウケイ酸ガラスにあけた真空引き穴５０を埋めた状態を示す顕微鏡写真。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るＦＥＤセンサの動作原理を説明するための模式的断面構造図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的断面構造図であって、（ａ）緩衝層４７の端部上に枠部４９を配置し、緩衝層４７上に低融点金属層４８を配置し、さらに低融点金属層４８上に加圧受け板４６を配置する工程図、（ｂ）ヒータ４４によって、低融点金属層４８、加圧受け板４６および緩衝層４７を加圧する工程図、（ｃ）ヒータ４４を加圧受け板４６から引き離し、低融点金属層４８を冷却する工程図、（ｄ）図６（ｃ）の緩衝層４７付近を拡大した模式的断面構造図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の一工程を説明する模式的平面パターン構成図。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係るＦＥＤセンサの製造方法の説明図。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係るＦＥＤセンサの模式的断面構造図。
【符号の説明】
【００８５】
１…アノード電極
３…アノード引き出し電極
１０…カソード基板
１２…アノード基板
１４…電子放出源部
１６…メッシュグリッド
１８…光電変換膜
２０…外部支持体
２４…内部真空領域
４６…加圧受け板
４７…緩衝層
４８…低融点金属層
４９，５３，５５…枠部
５０…真空引き穴
５１…真空引き穴部
５４…ゲッタリング金属層
５７，５９…凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010091537.tif 000008
【図７】
2010091537.tif 000009
【図８】
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【図９】
2010091537.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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