(57)【要約】【課題】  簡易な構造によって電子装置の外囲器内を高真空に保持する。【解決手段】  電界放出型の表示装置１０は、平面型の電子放出源４４を有するカソード１６と、カソード１６から放出された電子を平面的に受けるアノード１８と、スペーサ２２とから構成される外囲器４０内に、ゲッター６０と抵抗体６２とを備える。抵抗体６２は半導体製造工程において、カソード基板２６上に作り込まれる。ゲッター６０は抵抗体６２上に形成される。【選択図】  図１
2006338966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型の電子放出源を有するカソードと、前記カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、を備える電子装置において、
前記カソードから放出され、前記アノードに到達する電子が飛行する空間を気密に覆う外囲器と、
少なくとも前記アノード、前記カソードの一方を作製する際に実施される半導体製造工程において、少なくとも前記アノード、前記カソードの一方に作り込まれた抵抗体と、
前記抵抗体の近傍に設けられたゲッターと、
を備えることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
前記ゲッターは、前記抵抗体上に接触して設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記ゲッターは、前記抵抗体と離間して設けられることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
前記抵抗体と前記ゲッターは、前記カソードの電子放出領域から離れた位置に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子装置。
【請求項５】
前記アノードと前記カソードの間隔は、２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子装置。
【請求項６】
前記ゲッターは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｂａからなる群から選択された１種類以上の金属、または１種類以上これらの金属を含む合金で形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の電子装置。
【請求項７】
前記抵抗体はポリシリコンで形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の電子装置。
【請求項８】
前記抵抗体の抵抗値と通電量を、前記外囲器の容積と、前記ゲッターの活性化に必要な温度とから定めることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の電子装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の電子装置を備え、その電子装置のアノードに、電子の衝突により発光する発光層を設けたことを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれかに記載の電子装置を備え、その電子装置のアノードに、光電変換膜を設けたことを特徴とするセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出源を備えた電子装置、ならびにそれを利用した表示装置およびセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータのモニタやテレビジョンなどに使用される表示装置は、平面型のものが主流になりつつある。平面型の表示装置としては、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ；ＰＤＰ）、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）、および電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＦＥＤ）などが挙げられる。
【０００３】
この中でも電界放出表示装置は、自発光である、薄型化しやすい、および耐久性が高いなどの利点があり、最近盛んに研究開発が行われている。電界放出表示装置は、カソードに設けられた平面型の電子放出源から放出された電子を、カソードと対向するアノードに設けられた蛍光体に衝突させて発光している。
【０００４】
電界放出表示装置においては、電子放出源と蛍光体とを内包する外囲器の内部を高真空、たとえば１０−６Ｔｏｒｒ以下に保持する必要がある。それは、外囲器内にガスが発生し、圧力が上昇すると、その影響はガスの種類によって異なるが、電子放出源に悪影響を及ぼして電子放出量を低下させ、表示装置の輝度が低下するためである。また、発生したガスが、電子ビームにより電離されてイオンとなり、これが電子を加速するための電界により加速されて電子放出源に衝突することで、電子放出源に損傷を与えることもある。
【０００５】
外囲器を形成する際に、外囲器内を高真空に封止しても、外囲器内の蛍光体、ガラス、電子放出源などから放出されるアウトガスによって真空度は低下してしまう。このアウトガスはベーキングなどによってある程度は低減することもできるが、完全にアウトガスを除去することは困難である。
【０００６】
外囲器内を高真空に保持するために、ゲッターを外囲器内に設ける方法が提案されている。ゲッターとは、真空中に存在する残留ガスを、物理的および化学的に吸着することのできる物質のことであり、たとえばＴｉ、Ｂａなどにゲッター作用があることが知られている。
【０００７】
ゲッターを外囲器内に設置する方法として、ワイヤーの外周にゲッターを被着させたワイヤーゲッターを外囲器内の周縁部に設け、ワイヤーに通電することによってゲッターを蒸発させ、外囲器内にゲッター膜を蒸着する方法が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平５−１５１９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の方法の場合、構造が複雑なワイヤーゲッターを別途用意しなければならず、また、ワイヤーゲッターを設置する外囲器の構造や、製造工程が複雑になってしまうため、製造コストの観点から問題がある。
【０００９】
本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造によって外囲器内を高真空に保持することのできる電子装置、ならびにそれを利用した表示装置および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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の電子装置は、平面型の電子放出源を有するカソードと、カソードから放出された電子を平面的に受けるアノードと、を備える電子装置において、カソードから放出され、アノードに到達する電子が飛行する空間を気密に覆う外囲器と、少なくともアノード、カソードの一方を作製する際に実施される半導体製造工程において、少なくともアノード、カソードの一方に作り込まれた抵抗体と、抵抗体の近傍に設けられたゲッターと、を備える。
【００１１】
この態様によると、少なくともアノード、カソードの一方に作り込まれた抵抗体に通電することによって、抵抗体の近傍に設けられたゲッターを加熱することができる。加熱され、活性化されたゲッターは、電子装置の外囲器内のアウトガスを吸着するため、外囲器内を高真空に保持することができる。抵抗体は、少なくともアノード、カソードの一方を作製する際に実施される半導体製造工程において作り込むことができるので、簡易な構造にすることができる。
【００１２】
ゲッターは、抵抗体上に接触して設けられてもよい。また、ゲッターは、抵抗体と離間して設けられてもよい。
【００１３】
抵抗体とゲッターは、カソードの電子放出領域から離れた位置に設けられてもよい。アノードとカソードの間隔は、２ｍｍ以下であってもよい。
【００１４】
ゲッターは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｂａからなる群から選択された１種類以上の金属、または１種類以上これらの金属を含む合金で形成されてもよい。抵抗体はポリシリコンで形成されてもよい。
【００１５】
抵抗体の抵抗値と通電量を、外囲器の容積と、ゲッターの活性化に必要な温度とから定めてもよい。この場合、外囲器の容積とゲッターの種類に合わせて、好適に抵抗体の抵抗値と通電量を定めることができる。
【００１６】
本発明の別の態様は、表示装置である。この装置は、上述の電子装置を備え、その電子装置のアノードに、電子の衝突により発光する発光層を設ける。この態様によると、外囲器内を高真空に保持した表示装置を提供することができる。
【００１７】
本発明のさらに別の態様は、センサである。このセンサは、上述の電子装置を備え、その電子装置のアノードに、光電変換膜を設ける。この態様によると、外囲器内を高真空に保持したセンサを提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、簡易な構造によって電子装置、表示装置、センサの外囲器内を高真空に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る表示装置１０、電子装置１２、およびセンサ７０について説明する。なお、各図面は各部材の位置関係を説明することを目的としているため、必ずしも実際の各部材の寸法関係を表すものではない。また、各実施の形態において、同一または対応する構成要素には同様の符号を付すと共に、重複する説明は適宜省略する。
【００２０】
まず、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る表示装置１０について説明する。なお、本発明の実施の形態に係る電子装置１２については、表示装置１０の構成部品として併せて説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る表示装置１０の断面を示す。表示装置１０は、主に電子装置１２と、蛍光体１４とを備える。電子装置１２は、外囲器４０と、カソード電源５２と、ゲート電源５４と、アノード電源５６と、電流制御部５８とを備える。
【００２２】
外囲器４０は、カソード１６と、アノード１８と、スペーサ２２とから構成される。カソード１６は、カソード基板２６と、カソード電極４２と、電子放出源４４とを備える。アノード１８は、アノード電極４６と、アノード基板４８とを備える。
【００２３】
カソード基板２６は、ガラス板などの絶縁体で構成されている。カソード基板２６の可視光の透過率は問わない。カソード基板２６は、表面が絶縁性の部材から構成されていればよく、ガラス基板の他にも、石英基板や、表面に絶縁膜が形成された半導体基板も用いることができる。
【００２４】
カソード電極４２は、カソード基板２６上に形成された導電体である。カソード電極４２は、たとえば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｔａなどの金属を成膜することによって形成される。電子放出源４４は、カソード電極４２上に平面状に形成されている。電子放出源４４は、円錐形状をしており、先端の尖った部分から電子を放出する。電子放出源４４は、たとえば、Ｃｕ、Ｍｏなどの金属を蒸着することによって形成される。電子放出源４４は、金属以外の材料、たとえば、カーボンナノチューブ、ダイヤモンドなどの導電性を有する炭素材料で構成されていてもよい。電子放出源４４は、カソード電極４２上に、マトリクス状に複数形成される。
【００２５】
電子放出源４４の周囲には、電子放出源４４が設置される円筒形状の孔部を備えた絶縁体層５０が形成されている。絶縁体層５０は、たとえば、ＳｉＯ２を成膜することによって形成される。絶縁体層５０上には、ゲート電極２０が形成されている。ゲート電極２０は、絶縁体層５０の孔部よりも小径の孔部を有し、たとえば、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒなどの金属膜で構成されている。
【００２６】
本発明の実施の形態においては、図１に示すように、カソード基板２６の電子放出領域３８から離れた位置に抵抗体６２とゲッター６０が設けられる。たとえば、電子放出領域３８の周縁部から５ｍｍ程度離れた位置に設けてもよい。
【００２７】
抵抗体６２は、カソード１６を作製する際に実施される半導体製造工程においてカソード基板２６上に作り込むことができる。抵抗体６２の材料としては、ポリシリコンを用いることができる。ポリシリコンを用いる場合は、カソード基板２６上に、ＣＶＤ法などを用いてＳｉＯ２膜を形成し、その上にポリシリコン膜を成膜する。その後、フォトリソグラフィ法によって抵抗体６２を形成する。ポリシリコンにＢ、Ｐなどの不純物をドープすることによって抵抗値を制御することができる。抵抗体６２は、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｌなどによって、外囲器４０の外部に引き出されるように配線され、電流制御部５８に接続される。
【００２８】
ゲッター６０は、抵抗体６２の近傍に設けられる。たとえば、図１に示すように、抵抗体６２上に接触して設けられる。ゲッター６０は、半導体製造工程、たとえば真空蒸着法や、スパッタリング法などを用いて成膜することによって形成することができる。ゲッター６０の面積、厚みなどは、外囲器４０の大きさに基づいて設定される。また、棒状や、短冊状などの所定の形状に加工されたゲッター６０を抵抗体６２上に機械的に固定してもよい。
【００２９】
ゲッター６０は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗからなる群から選択された１種類以上の金属、または１種類以上これらの金属を含む合金で形成される。合金の成分として、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉなどを含んでもよい。これらは、非蒸発型のゲッター材料であり、抵抗体６２に通電することによって発生した熱によってゲッター６０は加熱され、活性化される。ゲッターの活性化とは、ゲッター表面の窒化膜や酸化膜などを拡散させ、最表面に清浄な金属面を露出させ、ゲッター作用を生じさせることをいう。たとえばＴｉの場合、４００℃〜４２０℃程度に加熱することでゲッターは活性化する。
【００３０】
ゲッター６０は、Ｂａや、Ｂａを主成分とした合金、たとえばＢａＡｌ４などを用いたいわゆる蒸発型のゲッターであってもよい。ＢａＡｌ４を用いたゲッターは、８５０℃程度で蒸発し、外囲器４０内に蒸着膜を形成する。蒸発型のゲッターを用いる場合は、ゲッター６０と抵抗体６２は、カソード１６の電子放出領域３８から離れた位置、たとえば、電子放出領域３８から５ｍｍ以上離れた位置に形成することが望ましい。これにより、蒸発したゲッターが電子放出源４４に被着して電子放出性能を低下させたり、また、蒸発したゲッターが蛍光体１４に被着して発光性能を低下させたりすることを防ぐことができる。
【００３１】
アノード１８は、カソード１６から放出された電子を平面的に受ける部材である。アノード１８は、可視光を透過する材質で構成される。すなわち、アノード電極４６は、たとえば、ＩＴＯを成膜することによって形成することができる。これに代えて、アノード電極４６は、たとえば、Ｍｏ、Ｔａなどの金属を薄く成膜することによって形成し、可視光の透過性を確保してもよい。また、アノード基板４８は、たとえば、板ガラスなどのガラス材料、ポリカーボネートなどの透明な樹脂材料、または石英などの透明なセラミックスで構成することができる。
【００３２】
蛍光体１４は、アノード電極４６上に薄膜状に形成されている。蛍光体１４は、カソード１６から放出された電子の衝突により発光する発光層であり、たとえば、ＺｎＯにＺｎを結合させた物質で構成されている。
【００３３】
上記の様に構成されたカソード１６、アノード１８は、電子放出源４４と蛍光体１４が対向し、平行となるように配置され、その周縁部において、スペーサ２２を介した状態で接合され、外囲器４０を構成する。外囲器４０は、カソード１６から放出された電子が飛行する空間を気密に覆う。カソード１６とアノード１８の間隔は、０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度、たとえば１ｍｍ程度とすることが望ましい。
【００３４】
接合は、接合部にフリットガラスを付けて、４００℃程度に加熱して焼成することによって行う。上述したように、電界放出表示装置においては、外囲器４０内を高真空に保持しなければならない。そのため、焼成炉内を高真空に保った状態で焼成を行うことが望ましい。この場合、外囲器４０内は高真空となる。また、大気中で焼成を行った後に、外囲器４０内の気体を排気し、排気口を封止することによって外囲器４０内を高真空としてもよい。真空度は、１×１０−６Ｔｏｒｒ以下とすることが望ましい。
【００３５】
焼成時の加熱によって、ゲッター６０は活性化されるため、初期的に外囲器内の真空度は高まるが、外囲器内の部材から排出されるアウトガスによって真空度は徐々に劣化する。この場合、抵抗体６２に通電し、ゲッター６０を再度活性化することによって、外囲器内を高真空に保持することができる。たとえば、マイクロプロセッサを有する電流制御部５８によって一定時間を計測するとともに電流制御部５８を制御し、抵抗体６２に通電してもよい。
【００３６】
以上のように構成された表示装置１０の動作について説明する。まず、ゲート電極２０が電子放出源４４に対して正電位となるように、カソード電源５２からカソード電極４２に、ゲート電源５４からゲート電極２０に、それぞれ電位が与えられる。また、アノード電極４６が電子放出源４４に対して正電位となるように、アノード電源５６からアノード電極４６にも電位が与えられる。こうすると、電子放出源４４の先端に電界集中が起こり、電子放出源４４から高真空の空間に電子が放出される。
【００３７】
電子放出源４４から放出された電子は、カソード１６とアノード１８間に発生した電界に沿ってアノード１８に到達し、蛍光体１４に衝突する。蛍光体１４は、電子が衝突することによって発光する。こうして発せられた光ａは、アノード電極４６とアノード基板４８を透過して視認される。電子放出源４４は、マトリクス状に複数形成されているので、各電子放出源４４を制御することによって表示装置１０に画像を表示することができる。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、カソード基板２６上に抵抗体６２とゲッター６０を形成したが、これらはアノード基板４８上に形成されてもよく、カソード基板２６とアノード基板４８の少なくとも一方に形成されていればよい。
【００３９】
また、ゲッター６０と抵抗体６２は、離間して設けられてもよい。図２は、ゲッター６０と抵抗体６２とを離間して設けた表示装置１０の断面を示す図である。図２に示すように、ゲッター６０は、アノード基板４８上に、抵抗体６２はカソード基板２６上にそれぞれ対向するように形成される。ゲッター６０は、抵抗体６２を通電することによって発生した輻射熱によって活性化される。なお、図２においては、各部材の位置関係を説明することを目的としているため、ゲッター６０と抵抗体６２の間隔は拡大されて図示されているが、実際は極めて至近距離に位置する。
【００４０】
ゲッター６０を活性化させるのに必要な抵抗体６２の抵抗値と、通電量の１例を示す。抵抗体６２をポリシリコンで形成するとし、その体積を５ｍｍ×２ｍｍ×１０μｍとする。この抵抗体６２の抵抗値をたとえば１８ｋΩとし、これに電圧１８０Ｖ、電流０．０１Ａで、０．１秒間通電すれば、発生するエネルギーは０．１８Ｊとなる。シリコンは、比熱０．１８３ｃａｌ／ｄｅｇ・ｇ、比重２．３５なので、このエネルギーが全てポリシリコンの温度を上昇させるとすれば、ポリシリコンは瞬間的に１０００℃昇温する。この昇温した抵抗体６２からの輻射熱、熱伝導により、ゲッター６０を活性化させることができる。抵抗体６２の抵抗値と通電量は、外囲器４０の容積と、ゲッター６０の活性化に必要な温度とから定めてもよい。
【００４１】
次に、図３を参照しながら、本発明の実施の形態に係る電子装置１２を用いたセンサ７０について説明する。
【００４２】
図３は、本発明の実施の形態に係るセンサ７０の断面を示す。センサ７０は、主に電子装置１２と、光電変換膜７２と、制御部７４とを備える。センサ７０の動作は次のとおりである。まず、撮像対象物からの光ｂが、アノード基板４８の外側からセンサ７０の内部に入射する。この光ｂは、光電変換膜７２に入射し、光電変換膜７２では、電子−正孔対ができる。正孔は、アノード１８とカソード１６との間の電界によって、光電変換膜７２のカソード１６側に集まる。
【００４３】
次に、電子放出源４４から放出された電子が光電変換膜７２に衝突する。この電子の衝突は、光電変換膜７２の正孔が存在する個所、すなわち、光電変換膜７２に光が入射した個所では、アノード１８とカソード１６との間の電流として制御部７４で検出される。一方、光電変換膜７２に光が入射しなかった個所では、アノード１８とカソード１６との間に電流が流れない。このように、電流が流れる個所と流れない個所とを制御部７４で検出することによって、センサ７０に光が入射した個所と入射しなかった個所とを認識する。電子放出源４４は、マトリクス状に複数形成されているので、撮像対象物の画像を認識することができる。
【００４４】
センサ７０においても、抵抗体６２に通電し、発生した熱によってゲッター６０を活性化させることによって、外囲器４０内を高真空に保持することができ、センサ７０の特性劣化を防ぐことができる。
【００４５】
以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る表示装置の断面を示す図である。
【図２】ゲッターと抵抗体とを離間して設けた表示装置の断面を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るセンサの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  表示装置、  １２  電子装置、  １６  カソード、  １８  アノード、  ２２  スペーサ、  ３８  電子放出領域、  ４０  外囲器、  ４４  電子放出源、  ６０  ゲッター、  ６２  抵抗体。
【図１】
2006338966.tif 000003
【図２】
2006338966.tif 000004
【図３】
2006338966.tif 000005