(57)【要約】【課題】消費電力の削減が可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、真空外囲器とＳＩＰ５０とを備えている。真空外囲器は、蛍光体スクリーンおよびこの蛍光体スクリーンに高電圧を印加する共通電極１７ｂを有した前面基板１１と、前面基板と対向配置されているとともに蛍光体スクリーンを励起する複数の電子放出源が設けられた背面基板と、を有し、内部が真空に維持されている。ＳＩＰ５０は、真空外囲器に連通して取付けられたポンプ容器５１、並びにポンプ容器内に配置された陰極および陽極５３を有し、真空外囲器内部の真空度を維持する。共通電極１７ｂおよび陽極５３は電気的に接続されている。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体スクリーンおよび前記蛍光体スクリーンに高電圧を印加する共通電極を有した前面基板と、前記前面基板と対向配置されているとともに前記蛍光体スクリーンを励起する複数の電子放出源が設けられた背面基板と、を有し、内部が真空に維持された真空外囲器と、
前記真空外囲器に連通して取付けられたポンプ容器、並びに前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極を有し、前記真空外囲器内部の真空度を維持するスパッタイオンポンプと、を備え、
前記共通電極および陽極は電気的に接続されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記共通電極および陽極は抵抗部を介して電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記抵抗部は、前記共通電極および陽極間の抵抗値を異ならせる可変抵抗部であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記抵抗部は前記ポンプ容器内に配置され、前記抵抗部は保護膜で覆われていることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記蛍光体スクリーンは、複数の蛍光体層およびこれら蛍光体層上に形成されたメタルバックを備え、
前記共通電極は前記メタルバックと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スパッタイオンポンプを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の画像表示装置として様々な平面型画像表示装置が開発されている。このような平面型画像表示装置には、液晶の配向を利用して光の強弱を制御する液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤと称する）、プラズマ放電の紫外線により蛍光体を発光させるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと称する）、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）、表面伝導型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させる表面伝導電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）などがある。
【０００３】
例えばＦＥＤやＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板の周縁部同士を接合することで真空外囲器を構成している。前面基板には蛍光体スクリーンが形成されているとともに、背面基板には、蛍光体スクリーンを励起する電子源として複数の電子放出素子が設けられている。蛍光体スクリーンは、赤、緑、青の蛍光体層と、これら蛍光体層間に位置した遮光部と、これら蛍光体層および遮光部上に設けられたメタルバックと、で構成されている。画像を表示する際は、メタルバックに＋１０ｋＶ程度の高電圧が印加される。このようなＦＥＤやＳＥＤでは、画像表示装置の厚さを数ｍｍ程度にまで薄くすることができ、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ＣＲＴと比較して、軽量化、薄型化を達成することができるとともに、省電力化を達成することができる。
【０００４】
上記のような画像表示装置において、電子放出素子を安定して動作させるためには、真空外囲器内を１０−７〜１０−８Ｔｏｒｒ程度の極めて高い真空度に維持する必要がある。また、ＰＤＰにおいても一度真空にしてから放電ガスを充填する必要がある。そこで、真空外囲器内にゲッターを配置して高真空を維持する画像表示装置、更には、真空外囲器にスパッタイオンポンプ（以下、ＳＩＰと称する）を接続し長期間に渡って高真空度を維持する画像表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記ＳＩＰは、内部が真空に維持されているポンプ容器と、永久磁石と、を備えている。ポンプ容器内には、陰極と陽極とが対向して設けられている。陰極は陽極の両側に設けられている。また、永久磁石は陰極と直交する磁界を発生する。
【０００６】
磁石により磁界を印加した状態で、陽極と陰極との間に３〜５ｋＶの高電圧を印加（陰極に０Ｖ、陽極に３〜５ｋＶ印加）すると、電子がガス分子に射突し放出ガスを電離させる。この電離により発生したガスプラスイオンがチタン板からなる陰極に射突し、そのエネルギによりチタンをスパッタさせる。これにより、陽極面に活性なチタン膜が形成される。そして、放出ガス中の中性分子や励起された分子がチタン膜に入射して吸着排気される。このようなＳＩＰの排気動作により、画像表示装置の真空外囲器内を１０−８Ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持することができる。陽極に電圧を印加する場合は、ポンプ容器の外部に設けられた電源を用いて印加する。  
【特許文献１】特開平５−１２１０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記画像表示装置において、画像を表示する際にメタルバックに高電圧を印加する他、真空外囲器内を高真空度に維持するため陽極にも高電圧を印加する必要がある。画像表示装置に２つの高電圧用の電源を設けることになるため、画像表示装置の装置構成が複雑になるとともに、その画像表示装置の消費電力も大きくなってしまう。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、消費電力の削減が可能な画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光体スクリーンおよび前記蛍光体スクリーンに高電圧を印加する共通電極を有した前面基板と、前記前面基板と対向配置されているとともに前記蛍光体スクリーンを励起する複数の電子放出源が設けられた背面基板と、を有し、内部が真空に維持された真空外囲器と、前記真空外囲器に連通して取付けられたポンプ容器、並びに前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極を有し、前記真空外囲器内部の真空度を維持するスパッタイオンポンプと、を備え、前記共通電極および陽極は電気的に接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、消費電力の削減が可能な画像表示装置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】
【００１０】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態に係るＳＩＰを備えたＳＥＤについて詳細に説明する。  
図１ないし図５に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板で構成された前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。背面基板１２は前面基板１１よりも大きな寸法に形成されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態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。
【００１１】
真空外囲器１０内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材１３が設けられている。これらの支持部材１３は、真空外囲器１０の一辺と平行にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔をおいて配置されている。なお、支持部材１３は板状に限らず、柱状であっても良い。
【００１２】
前面基板１１の内面には、蛍光体スクリーン１４が形成されている。蛍光体スクリーン１４は、赤、緑、青の複数の蛍光体層１５ａ、これら蛍光体層間に並べられた遮光部１５ｂ、および蛍光体層上に形成されたメタルバック１６で構成されている。蛍光体層１５ａは、真空外囲器１０の上記一辺と平行な方向に延在しているとともに、この一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。このため、メタルバック１６は、複数のストライプ部１６ａに分断されて構成され、ストライプ部が蛍光体層１５ａに重なっている。メタルバック１６は、アルミニウム等の導電材料で形成されている。
【００１３】
また、前面基板１１上には、第１抵抗部１７ａおよび共通電極１７ｂが形成されている。各ストライプ部１６ａは第１抵抗部１７ａを介して、共通電極１７ｂに電気的に接続されている。共通電極１７ｂの一部には高圧供給部１７ｃが形成され、図示しない高電圧用の電源から共通電極に高電圧が印加されるよう構成されている。
【００１４】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１４の蛍光体層１５ａを励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子２２が設けられている。これらの電子放出素子２２は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。
【００１５】
各電子放出素子２２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、背面基板１２の内面には、電子放出素子２２に電位を供給する多数本の配線２３がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の周縁部に引出されている。
【００１６】
上記したようなＳＥＤでは、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１４に駆動電圧としてアノード電圧Ｖａを印加する。通常、アノード電圧Ｖａは数ｋＶから十数ｋＶであるため、前面基板１１および背面基板１２間には電位差が生じる。そして、電子放出素子２２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１４へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１４の蛍光体層１５ａが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１７】
このように、蛍光体スクリーン１４には高電圧が印加されるため、前面基板１１、背面基板１２、側壁１８、および支持部材１３用の板ガラスには、高歪点ガラスが使用されている。背面基板１２と側壁１８は、フリットガラス等の低融点ガラス１９によって封着されている。前面基板１１と側壁１８は、導電性を有する低融点封着材としてインジウム（Ｉｎ）を含んだ封着層２１によって封着されている。
【００１８】
図１および図２、並びに図６ないし図８に示すように、真空外囲器１０の前面基板１１には、真空外囲器内部の放出ガスを排気するＳＩＰ５０が連通して取付けられている。ＳＩＰ５０は、ガラスで形成されたポンプ容器５１を有している。本実施の形態において、ポンプ容器５１は、前面基板１１にフリットガラス４０で接着され、その内部は真空外囲器１０の内部に連通し真空に維持されている。
【００１９】
ポンプ容器５１内には、一対の陰極５２および陽極５３が配置されている。陰極５２は、チタン、タンタル等で形成された金属板をほぼ断面Ｕ字形状となるように折り曲げて形成され、所定の間隔を置いて互いに対向している。これらの陰極５２は、非貫通端子５５、貫通端子５６によりそれぞれポンプ容器５１に固定されている。陽極５３は一対の陰極５２間に配置され、陰極５２と所定の隙間を置いて対向している。この陽極５３は、貫通端子５８によりポンプ容器５１に支持されている。
【００２０】
また、ポンプ容器５１内には、一対の永久磁石５７が設けられ、ポンプ容器５１の内面と各陰極５２との間にそれぞれ配置されている。永久磁石５７は、陰極５２の略全面に接触した状態で陰極に固定されている。ポンプ容器５１の外側には、閉ループ状の磁性体、例えば、環状の磁性体６６が装着され、永久磁石５７と対向している。この磁性体６６は、陰極５２および永久磁石５７とともに閉磁路７１を形成している。
【００２１】
ポンプ容器５１内には第２抵抗部としての可変抵抗部６１が配置されている。可変抵抗部６１はポンプ容器の内面に固定されている。可変抵抗部６１の抵抗値は高く、この実施の形態では２０００ＭΩである。可変抵抗部６１は高真空中でも使用できる材料で構成されている。可変抵抗部６１の外面は保護膜としてのガラス６２で覆われている。
【００２２】
共通電極１７ｂおよび陽極５３は、第２抵抗部６１、接続端子６０、および貫通端子５８を介して電気的に接続されている。なお、共通電極１７ｂおよび可変抵抗部６１は接続配線６３を介して電気的に接続されている。貫通端子５６は接地され、陰極５２は０Ｖに維持されている。共通電極１７ｂに印加された高電圧は、可変抵抗部６１を介して陽極５３に印加されている。このため、共通電極１７ｂに印加された高電圧は可変抵抗部６１で低くなり、陽極５３に印加されている。
【００２３】
図９に示すように、可変抵抗部６１は、複数の端子ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４を有し、また、接続配線６３も端子ｔ５を有している。接続端子６０は、端子ｔ１ないし端子ｔ５のいずれかの端子と接続され、この実施の形態では端子ｔ４と接続されている。接続端子６０と接続する可変抵抗部６１の端子を選択することにより、共通電極１７ｂおよび陽極５３間の抵抗値を異ならせることができ、陽極に印加する電圧の値も異ならせることができる。
【００２４】
この実施の形態のように、接続端子６０が端子ｔ４と接続された場合、陽極５３には共通電極１７ｂに印加された電圧よりも低い電圧が印加されることになる。また、接続端子６０が端子ｔ５と接続された場合、陽極５３には共通電極１７ｂに印加された電圧と同等の電圧が印加されることになる。
【００２５】
上記のように構成されたＳＩＰ５０によれば、動作時、永久磁石５７により陰極５２と直交する方向の磁界を印加した状態で、陰極５２と陽極５３との間に３〜５ｋＶの高電圧を印加する。すなわち、共通電極１７ｂに印加された電圧は、可変抵抗部６１で調整され、３〜５ｋＶの電圧として陽極５３に印加する。すると、ポンプ容器５１内において、電子がガス分子に射突し放出ガスを電離させる。この電離により発生したガスプラスイオンが例えばチタン板からなる陰極５２に射突し、そのエネルギによってチタンをスパッタさせる。これにより、陽極５３の表面に活性なチタン膜が形成される。そして、放出ガス中の中性分子や励起された分子がチタン膜に入射して吸着し排気される。このようなＳＩＰ５０の排気動作によって真空外囲器１０内の放出ガスを排気し、真空外囲器内を１０−８Ｔｏｒｒ以下の高真空度に維持する。  
なお、図６に示すように、陰極５２、永久磁石５７、および磁性体６６により閉磁路７１が形成され、永久磁石の発生磁界は外部に漏洩することなく閉磁路を通る。
【００２６】
以上のように構成された、画像表示装置によれば、共通電極１７ｂは、蛍光体スクリーン１４のメタルバック１６およびＳＩＰ５０の陽極５３に電気的に接続されている。これにより、複数の電源を用いることなく蛍光体スクリーン１４および陽極５３に高電圧を印加することができるため、複数の電源を用いる場合に比べ消費電力を削減することができる。そして、真空外囲器１０内を高真空度に維持することができるとともに、良好な画像を表示することができる。さらに、画像表示装置の装置構成が複雑にはならない。
【００２７】
可変抵抗部６１は、共通電極１７ｂおよび陽極５３間の抵抗値を異ならせる複数の端子を有している。接続端子６０を可変抵抗部６１のいずれかの端子または接続配線６３の端子と接続することにより、上記抵抗値を異ならせることができる。上記したことから、陽極５３に印加する電圧を３〜５ｋＶの適正な電圧に調整することができる。このため、陽極５３に印加する際の適正な電圧よりも高い電圧が共通電極１７ｂに印加される場合であっても、可変抵抗部６１で電圧を調整することにより陽極に適正な電圧を印加することができる。
【００２８】
可変抵抗部６１の外面はガラス６２で覆われている。ガラス６２は、可変抵抗部６１に高圧が印加された時に沿面リーク及び対面リーク（可変抵抗部面とＳＩＰ５０）の耐電圧防止策として施されている。
【００２９】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、ＳＩＰ５０の各構成要素の形状、材質等は上述した実施の形態に限らず、必要に応じて種々選択可能である。図１０に示すように、ＳＩＰ５０は、真空外囲器１０の背面基板１２に連通して取付けられていても良い。また、電子放出素子２２は、表面伝導型の電子放出素子に限らず、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは電界放出型の電子放出素子等の他の電子放出源を用いても良い。  
この発明は、ＳＥＤに限定されることなく、ＦＥＤ等の他の画像表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線II−IIに沿った上記ＳＥＤを示す断面図。
【図３】図２に示した前面基板の蛍光体スクリーンをさらに詳細に示す断面図。
【図４】図１の線IV−IVに沿った上記ＳＥＤにおける前面基板の蛍光体スクリーンを詳細に示す断面図。
【図５】図２ないし図４に示した前面基板の蛍光体スクリーン、第１抵抗部、および共通電極を示す断面図。
【図６】図２の線VI−VIに沿った上記ＳＩＰを示す断面図。
【図７】図６の線VII−VIIに沿った上記ＳＩＰの断面図。
【図８】図６の線VIII−VIIIに沿った上記ＳＩＰの断面図。
【図９】図８に示した共通電極、第２抵抗部、および接続端子を示すブロック図。
【図１０】図１および図２に示したＳＩＰを背面基板側に設けた変形例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１４…蛍光体スクリーン、１５ａ…蛍光体層、１６…メタルバック、１６ａ…ストライプ部、１７ａ…第１抵抗部、１７ｂ…共通電極、１７ｃ…高圧供給部、２２…電子放出素子、５０…ＳＩＰ、５１…ポンプ容器、５２…陰極、５３…陽極、６１…可変抵抗部、ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５…端子。
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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