(57)【要約】【課題】耐圧特性に優れた画像表示装置及びこの画像表示装置を製造するための製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーン１５と、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられたメタルバック層２０と、前記メタルバック層に重ねて設けられたゲッタ層と、を有する前面基板１１と、前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体スクリーンに向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板１２と、を備え、前記メタルバック層と前記ゲッタ層は、熱膨張係数の近い材料によって形成されていることを特徴とする画像表示装置。【選択図】    図２
2006066332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられたメタルバック層と、前記メタルバック層に重ねて設けられたゲッタ層と、を有する前面基板と、
前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体スクリーンに向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、
前記メタルバック層と前記ゲッタ層は、熱膨張係数の近い材料によって形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記メタルバック層の材料として、アルミニウム合金、チタン、ニッケル、クロムの何れかを、前記ゲッタ層の材料として、チタン、タンタル、ストロンチウム、ジルコニウムの何れか、あるいはこれらのゲッタ材料を複数積層又は合金状態による層の何れかを用いることを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記メタルバック層の材料としてアルミニウムを、前記ゲッタ層の材料としてチタン、タンタル、ストロンチウム、ジルコニウムのいずれかの材料とアルミニウムの合金を用いることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記メタルバック層の材料としてアルミニウムを、前記ゲッタ層の材料としてチタン、タンタル、ストロンチウム、ジルコニウムのいずれか、あるいはこれらの合金又は積層したものを用いるとともに、前記メタルバック層とゲッタ層の間に、両層の各材料の中間の熱膨張係数をもつ膜が形成されていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
画像表示面を有した前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられたメタルバック層と、を有する前記前面基板を用意し、
前記メタルバック層上に、該メタルバック層の材料と熱膨張係数の近い材料からなるゲッタ層を形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置及び画像表示装置の製造方法に係り、特に、耐圧特性を改善可能な構造を有する画像表示装置及びこの画像表示装置を製造するための製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。このようなＦＥＤの内、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、ＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及び前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【０００４】
前面基板の内面には、赤、青、緑にそれぞれ発光する蛍光体層を含む蛍光体スクリーンが形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光体スクリーン上にメタルバック層と呼ばれるアルミ薄膜が形成されている。さらに、真空外囲器の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着するために、ゲッタ層と呼ばれるガス吸着特性を持ったＢａ（バリウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）などの金属薄膜がメタルバック層上に蒸着されている。
【０００５】
背面基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させるための電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線及び信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、蛍光体スクリーン及びメタルバック層を含む画像表示面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光体層に衝突することにより、蛍光体層が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、アノード電圧は、最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。
【０００７】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を１〜３ｍｍ程度に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、大幅な軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００８】
従来、メタルバック層の材料としてアルミニウムが用いられ、ゲッタ層の材料としてチタン等が用いられた例としては、特許公報１〜３が知られている。
【特許文献１】特開２０００−３１１６４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２５１７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記画像表示装置において、メタルバック層に通常用いられるアルミニウムと、ゲッタ層の材料として用いられるチタン等には熱膨張率の違いがある。従って、製造上の熱プロセスにて、メタルバック層とゲッタ膜に熱応力が生じ、メタルバック層が前面基板から剥がれたり、ゲッタ膜がメタルバック層から剥がれたりする。このため、ゲッタ層による作用の劣化やメタルバック層としての機能を失ったり、輝度のばらつきがでたり、あるいは剥がれた粒子がダスト化して前面基板と背面基板間の耐圧低下をもたらすという問題があった。
【００１０】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、メタルバック層やゲッタ層の剥がれを防止し、特に耐圧特性に優れた画像表示装置及びこの画像表示装置を製造するための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の第１の様態による画像表示装置は、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられたメタルバック層と、前記メタルバック層に重ねて設けられたゲッタ層と、を有する前面基板と、前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体スクリーンに向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、前記メタルバック層と前記ゲッタ層は、熱膨張係数の近い材料によって形成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明の第２の様態による画像表示装置の製造方法は、画像表示面を有した前面基板と、前記画像表示面に向けて電子を放出する電子放出素子を有した背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法であって、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられたメタルバック層と、を有する前記前面基板を用意し、前記メタルバック層上に、該メタルバック層の材料と熱膨張係数の近い材料からなるゲッタ層を形成することを特徴とする。
【００１３】
前記画像表示装置によれば、メタルバック層とゲッタ層を、熱膨張係数の近い材料によって形成した構成にすることにより、メタルバック層が前面基板から剥がれたり、ゲッタ層がメタルバック層から剥がれるのを防止でき、前面基板と背面基板間の耐圧特性に優れる。
【００１４】
前記画像表示装置の製造方法によれば、メタルバック層上に、該メタルバック層の材料と熱膨張係数の近い材料からなるゲッタ層を形成することにより、前面基板と背面基板間の耐圧特性に優れる。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、メタルバック層やゲッタ層の剥がれを防止し、耐圧特性に優れた画像表示装置及びこの画像表示装置を製造するための製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置及び画像表示装置の製造方法について図面を参照して説明する。なお、ここでは、本製造方法により製造される画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２は、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−４Ｐａ程度の高真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１８】
真空外囲器１０は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１４を備えている。このスペーサ１４としては、板状あるいは柱状等の形状を採用可能である。
【００１９】
前面基板１１は、その内面に画像表示面を備えている。すなわち、画像表示面は、蛍光体スクリーン１５、蛍光体スクリーン１５上に配置されたメタルバック層２０、メタルバック層２０上に配置されたゲッタ層２２などで構成されている。
【００２０】
蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青にそれぞれ発光する蛍光体層１６と、マトリクス状に配置された黒色光吸収層１７とを有している。これらの蛍光体層１６は、ストライプ状に形成されても良いし、ドット状に形成されても良い。メタルバック層２０は、アルミニウム合金膜等で形成され、アノード電極として機能する。ゲッタ層２２は、ガス吸着特性を持った金属膜（例えばチタン膜）によって形成され、真空外囲器１０の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着する。
【００２１】
背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子１８を備えている。この電子放出素子１８は、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として機能する。すなわち、複数の電子放出素子１８は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、それぞれ蛍光体層１６に向けて電子ビームを放出する。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、電子放出素子１８に電位を供給するための多数本の配線２１は、背面基板１２の内面にマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００２２】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光体スクリーン１５及びメタルバック層２０を含む画像表示面にアノード電圧を印加する。そして、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１５へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起され、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。
【００２３】
次に、上述したような構成のＦＥＤに適用可能なメタルバック層及びゲッタ層の構造についてより詳細に説明する。  
（第１実施形態）  
即ち、第１実施形態に係るＦＥＤでは、図３に示すように、メタルバック層２０は、熱膨張係数が３〜８×１０−６/Ｋのアルミニウム（Ａｌ）合金によって形成されている。また、ゲッタ層２２は、Ａｌ合金に近い熱膨張係数（８．９×１０−６/Ｋ）を有するチタン（Ｔｉ）によって形成されている。
【００２４】
前記メタルバック層２０の材料としては、Ａｌ合金の他、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）の何れかの材料を用いることが可能である。また、前記ゲッタ層２２の材料としては、Ｔｉの他、熱膨張係数がＡｌ合金に近い，例えばタンタル、ストロンチウム、ジルコニウムの何れかのゲッタ材料、あるいはこれらのゲッタ材料を複数積層したもの、又はこれらのゲッタ材料の合金状態による層の何れかを用いることが可能である。
【００２５】
上記した構造を有する前面基板１１は、以下のようにして製造可能である。即ち、まず、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーン１５と、この蛍光体スクリーン１５に重ねて設けられたＡｌ合金からなるメタルバック層２０とを有する前面基板１１を用意する。
【００２６】
そして、真空雰囲気において、メタルバック２０層にＴｉからなるゲッタ層２２を形成する。具体的には、真空チャンバー内の所定位置において、前面基板１１のメタルバック層２０を有する面をＴｉの蒸着源と対向配置する。
【００２７】
そして、真空チャンバー内を所定の真空度とした状態で、加熱機構により蒸着源を加熱して蒸発させ、前面基板１１の表面にＴｉを含むゲッタ層２２を形成する。ここで、ゲッタ層２２に含まれるＴｉの密度は、成膜レートなどで制御可能である。
【００２８】
上記した第１実施形態によれば、メタルバック層２０をＡｌ合金から形成するとともに、ゲッタ層２２を熱膨張係数がＡｌ合金に近いＴｉから形成することにより、製造上の熱工程において、メタルバック層２０とゲッタ層２２に熱応力が生じるのを著しく低減できる。従って、メタルバック層２０が前面基板１１から剥がれたり、ゲッタ層２２がメタルバック層２０から剥がれたりするのを回避できる。このため、ゲッタ層２２の劣化やメタルバック層２０としての機能を失ったり、輝度のばらつきがでたり、剥がれた粒子がダスト化することなく、前面基板１１と背面基板１２間の耐圧特性に優れる画像表示装置を得ることができる。
【００２９】
（第２実施形態）  
次に、第２実施形態について説明する。この第２実施形態に係るＦＥＤでは、図４に示すように、メタルバック層３０はＡｌ（熱膨張係数：２３．８×１０−６/Ｋ）からなり、ゲッタ層３２はＡｌと熱膨張係数の近い，ＴｉとＡｌの合金からなる。ここで、ゲッタ層３２の材料としては、Ｔｉ−Ａｌ合金の他、Ａｌと熱膨張係数の近い合金，例えばタンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等のゲッタ材とＡｌの合金を使用することが可能である。
【００３０】
上記した構造を有する前面基板１１は、以下のようにして製造可能である。即ち、まず、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーン１５と、この蛍光体スクリーン１５に重ねて設けられたＡｌ合金からなるメタルバック層２０とを有する前面基板１１を用意する。
【００３１】
そして、真空雰囲気において、メタルバック２０層にＴｉとＡｌの合金からなるゲッタ層２２を形成する。具体的には、真空チャンバー内の所定位置において、前面基板１１のメタルバック層２０を有する面をＴｉとＡｌの合金からなる蒸着源と対向配置する。
【００３２】
そして、真空チャンバー内を所定の真空度とした状態で、加熱機構により蒸着源を加熱して蒸発させ、前面基板１１の表面にＴｉとＡｌの合金からなるゲッタ層２２を形成する。ここで、ゲッタ層２２に含まれるＴｉとＡｌの合金の密度は、成膜レートなどで制御可能である。
【００３３】
上記した第２実施形態によれば、メタルバック層３０をＡｌから形成するとともに、ゲッタ層３２を熱膨張係数がＡｌに近いＴｉとＡｌの合金から形成することにより、製造上の熱工程において、メタルバック層３０とゲッタ層３２に熱応力が生じるのを著しく低減できる。従って、メタルバック層３０が前面基板１１から剥がれたり、ゲッタ層３２がメタルバック層３０から剥がれたりするのを回避できる。このため、ゲッタ層３２の劣化やメタルバック層３０としての機能を失ったり、輝度のばらつきがでたり、剥がれた粒子がダスト化することなく、前面基板１１と背面基板１２間の耐圧特性に優れる画像表示装置を得ることができる。
【００３４】
（第３実施形態）  
次に、第３実施形態について説明する。この第３実施形態に係るＦＥＤでは、図５に示すように、メタルバック層３０はＡｌからなり、ゲッタ層４２はＡｌと熱膨張係数の近い，Ｔｉ（熱膨張係数：８．９×１０−６/Ｋ）からなる。ここで、ゲッタ層４２の材料としては、Ｔｉの他、Ａｌと熱膨張係数の近い，例えばＴａ、ストロンチウム（Ｓｒ）等のゲッタ材、あるいはこれらのゲッタ材を合金または積層したものを使用することが可能である。前記メタルバック層３０とゲッタ層４２間には、ＡｌとＴｉの間の熱膨張係数を有する材料例えばニッケル（Ｎｉ）（熱膨張係数：１３．３×１０−６/Ｋ）からなる中間層４３が形成されている。ここで、中間層４３の材料としては、メタルバック層３０の材料とゲッタ層４２の材料の間の熱膨張係数を持つ材料であればよい。その他、中間層としては、コバルト（１２．５×１０−６/Ｋ）、鉄（１２．１×１０−６/Ｋ）等が使用できる。これらは、ゲッタ層の材料がＴａやＺｒの場合であっても同様である。
【００３５】
上記した構造を有する前面基板１１は、以下のようにして製造可能である。即ち、まず、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーン１５と、この蛍光体スクリーン１５に重ねて設けられたＡｌ合金からなるメタルバック層３０とを有する前面基板１１を用意する。
【００３６】
そして、真空雰囲気において、メタルバック３０層に中間層４３、Ｔｉからなるゲッタ層４２を形成する。具体的には、真空チャンバー内の所定位置において、前面基板１１のメタルバック層３０を有する面を電子銃からなる蒸着源と対向配置する。
【００３７】
そして、真空チャンバー内を所定の真空度とした状態で、加熱機構により蒸着源を加熱して蒸発させ、前面基板１１の表面にＮｉからなる中間層４３を形成する。その後、連続して中間層４３の上にＴｉからなるゲッタ層４２を形成する。これにより、前面基板１１の表面にメタルバック層３０、中間層４３及びゲッタ層４２を順次形成する。
【００３８】
上記した第３実施形態によれば、メタルバック層３０をＡｌから形成するとともに、ゲッタ層４２を熱膨張係数がＡｌに近いＴｉから形成し、更にメタルバック層３０とゲッタ層４２間に両層３０，４２間の熱膨張係数をもつＮｉからなる中間層４３を形成することにより、製造上の熱工程において、メタルバック層３０とゲッタ層４２間で熱応力が生じるのを著しく低減できる。従って、メタルバック層３０が前面基板１１から剥がれたり、ゲッタ層４２がメタルバック層３０から剥がれたりするのを回避できる。このため、ゲッタ層４２の劣化やメタルバック層３０としての機能を失ったり、輝度のばらつきがでたり、剥がれた粒子がダスト化することなく、前面基板１１と背面基板１２間の耐圧特性に優れる画像表示装置を得ることができる。
【００３９】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、メタルバック層とゲッタ層の各材料を線膨張係数が近い材料で形成することにより、メタルバック層が前面基板から剥がれたり、ゲッタ層がメタルバック層から剥がれるのを防止でき、耐圧特性に優れた画像表示装置、及びその製造方法を提供することができる。
【００４０】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る製造方法及び製造装置により製造されるＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第１実施形態に係るゲッタ層の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第２実施形態に係るゲッタ層の構造を概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第３実施形態に係るゲッタ層の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光体スクリーン、２０，３０…メタルバック層、２２，３２，４２…ゲッタ層、４３…中間層。
【図１】
2006066332.tif 000003
【図２】
2006066332.tif 000004
【図３】
2006066332.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006066332.tif 000007