(57)【要約】【課題】小型で排気効率が高く、磁界シールド特性の向上したスパッタイオンポンプ、その製造方法、およびスパッタイオンポンプを備えた画像表示装置を提供することにある。【解決手段】スパッタイオンポンプは、金属で形成されたポンプ容器５１を備え、このポンプ容器内には、互いに対向して配置され陰極５２および陽極５３と、陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石５７と、が設けられている。ポンプ容器内に陽極、陰極および磁性材を配置した後、ポンプ容器の外側から磁性材に着磁し永久磁石としている。【選択図】    図３
2004349021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属で形成されたポンプ容器と、
上記ポンプ容器内に互いに対向して配置された陰極および陽極と、
上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えたスパッタイオンポンプ。
【請求項２】
上記永久磁石は、上記陰極に接触または固定されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項３】
上記ポンプ容器の少なくとも一部は磁性材で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項４】
金属で形成されたポンプ容器と、上記ポンプ容器内に互いに対向して配置され陰極および陽極と、上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えたスパッタイオンポンプの製造方法において、
上記ポンプ容器内に上記陽極、陰極および磁性材を配置した後、上記ポンプ容器の外側から上記磁性材に着磁し永久磁石とすることを特徴とするスパッタイオンポンプの製造方法。
【請求項５】
上記ポンプ容器内を真空に排気した状態で、上記磁性材に着磁することを特徴とする請求項４に記載のスパッタイオンポンプの製造方法。
【請求項６】
蛍光面を有した前面基板と、この前面基板と対向配置されているとともに上記蛍光面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、
上記真空外囲器に接続され、この真空外囲器内部を排気するスパッタイオンポンプと、を備え、
上記スパッタイオンポンプは、上記真空外囲器に接続されているとともに金属で形成されたポンプ容器と、上記ポンプ容器内に互いに対向して配置された陰極および陽極と、上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
上記永久磁石は、上記陰極に接触または固定されていることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記ポンプ容器の少なくとも一部は磁性材で形成されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スパッタイオンポンプ、スパッタイオンポンプの製造方法、およびスパッタイオンポンプを備えた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型表示装置が開発されている。このような平面型表示装置には、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では、一般に、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、これらの基板は真空の外囲器を構成している。前面基板には蛍光面が形成されているとともに、背面基板には、蛍光面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。このようなＦＥＤやＳＥＤでは、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、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表示装置、更には、真空外囲器にスパッタイオンポンプ（以降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とともに表示装置に接続されたポンプ容器と、ポンプ容器の外側に設けられた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。陽極はチタン板等により形成され、陰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、表示装置の真空外囲器内を１０−８以下の高真空度に維持することができる。
【０００７】
このように、ＳＩＰでは電子がガス分子に射突する確率を増やすため、ポンプ容器の外部に設置された永久磁石によって磁界を形成し、電子の自由工程軌道を長くする方法がとられている。磁界の強さは、ポンプの排気速度に影響し、磁界が強いほど排気速度が大きくなる。ここで、同じ特性の永久磁石を使用する場合、磁石の開口距離が短いほど電極内での磁界は強くなる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１２１０１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記ＳＩＰにおいて、ポンプ容器が金属で形成されている場合、ポンプ容器自体を陰極と同電位に設定でき、ポンプ容器の内面に陰極を設置することができる。しかし、ポンプ容器の壁厚分だけ、陰極と永久磁石との間に隙間ができ、その分、永久磁石の開口距離が長くなって排気効率の低下を招く。また、永久磁石として、Ｃ字形状の磁石を用いた場合、開口部は磁気的にシールドされておらず、開口部から漏洩磁界が発生する。そのため、上記ＳＩＰは、漏洩磁界を嫌う装置との組合せに不向となる。更に、永久磁石が大型となり、ポンプ取り付け時の作業性、安定性などに難があるとともに、表示装置全体の小型化の妨げとなる。
【００１０】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、小型で排気効率が高く、磁界シールド特性の向上したスパッタイオンポンプ、その製造方法、およびスパッタイオンポンプを備えた画像表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係るスパッタイオンポンプは、金属で形成されたポンプ容器と、上記ポンプ容器内に互いに対向して配置された陰極および陽極と、上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
また、この発明の他の態様に係るスパッタイオンポンプの製造方法は、金属で形成されたポンプ容器と、上記ポンプ容器内に互いに対向して配置され陰極および陽極と、上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えたスパッタイオンポンプの製造方法において、上記ポンプ容器内に上記陽極、陰極および磁性材を配置した後、上記ポンプ容器の外側から上記磁性材に着磁し永久磁石とすることを特徴としている。
【００１３】
この発明の他の態様に係る画像表示装置は、蛍光面を有した前面基板と、この前面基板と対向配置されているとともに上記蛍光面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、上記真空外囲器に接続され、この真空外囲器内部を排気するスパッタイオンポンプと、を備え、
上記スパッタイオンポンプは、上記真空外囲器に接続されているとともに金属で形成されたポンプ容器と、上記ポンプ容器内に互いに対向して配置された陰極および陽極と、上記ポンプ容器内に配設され、上記陰極とポンプ容器内面との間に位置した永久磁石と、を備えていることを特徴としている。
【００１４】
上記のように構成されたＳＩＰによれば、永久磁石をポンプ容器内に設けることにより、陰極に隣接して配置することができる。これにより、永久磁石の開口距離を短くして排気速度を大きくでき、排気効率を最大にすることが可能となる。また、永久磁石をポンプ容器の外部に設ける必要がなく、ポンプの小型化、組立作業性の向上を図ることができる。更に、ポンプ容器の少なくとも一部を磁性材料で形成することにより、ポンプ容器によって磁気的な閉回路を形成し、漏洩磁界をシールドすることが可能となる。
また、上記ＳＩＰを備えた画像表示装置によれば、ＳＩＰにより真空外囲器内を高い真空度に維持することができ、長期間に渡って安定した表示品位を維持することが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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を備えた画像表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板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。
【００１６】
真空外囲器１０の内部には、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１４が設けられている。これらの支持部材１４は、真空外囲器１０の一辺と平行な方向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置いて配置されている。なお、支持部材１４は板状に限らず、柱状のものを用いてもよい。
【００１７】
前面基板１１の内面には、蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層、およびこれらの蛍光体層間に位置した光吸収層を並べて構成されている。蛍光体層は、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。なお、蛍光体スクリーン１６上には、たとえばアルミニウムからなるメタルバック層１７およびゲッター膜１５が形成されている。
【００１８】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層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。詳細に述べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成されている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そして、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子２２が設けられている。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がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の周縁部に引出されている。
【００１９】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素子を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋１００Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン１６には＋１０ｋＶが印加される。これにより、電子放出素子２２から電子ビームが放出される。そして、電子放出素子から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極２８の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
【００２０】
このように蛍光体スクリーン１６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１４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との間は、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との間は、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。
【００２１】
真空外囲器１０において、背面基板１２の端部には排気口４０が形成され、この排気口には、真空外囲器内部を排気するＳＩＰ５０が接続されている。ＳＩＰ５０は、磁性材としての金属、例えば、Ｆｅ／Ｎｉ合金等で形成されたポンプ容器５１を有している。ポンプ容器５１は、フリットガラス４２によって真空外囲器１０の背面基板１２に接着され、排気口４０を介して真空外囲器内部に連通しているとともに内部が真空に維持されている。なお、ポンプ容器５１は、全体が磁性材により形成されている場合に限らず、後述するように、閉磁路を形成可能であれば、一部のみを磁性材で形成した構成としてもよい。
【００２２】
ポンプ容器５１内には、その中央部に円筒状の陽極５３が設けられ、この陽極の両開口側にはそれぞれ板状の陰極５２が配置され所定の隙間を置いて陽極と対向している。各陰極５２は、例えば、チタン、タンタル等により形成されている。ポンプ容器５１の内面と各陰極５２との間には、板状の永久磁石５７が設けられている。永久磁石５７は、陰極５２の略全面に接触した状態で、陰極およびポンプ容器内面に固定されている。陰極５２は永久磁石５７を介してポンプ容器５１に固定されている。また、陰極５２には電源６０から相対的に負の電圧が印加される。
【００２３】
ポンプ容器５１の下端部には絶縁碍子５５が取付けられ、この絶縁碍子５５を介して電極５６がポンプ容器内に引き込まれ、陽極５３に接続されている。陽極５３には、電極５６を介して電源６０から相対的に正の電圧が印加される。
【００２４】
上記のように構成されたＳＩＰ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、電源６０から陰極５２と陽極５３との間に３〜５ｋＶの高電圧を印加する。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、そのエネルギにより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１０−８以下の高真空度に維持する。
【００２５】
なお、図４に示すように、磁性材で形成されたポンプ容器５１、陰極５２、および永久磁石５７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】
上記構成のＳＩＰ５０は以下の製造方法によって形成される。すなわち、図５および図６に示すように、まず、ポンプ容器５１内に陽極５３、陰極５２、および各陰極に固定された板状の磁性材５４をそれぞれ配置するとともに、絶縁碍子５５および電極５６をポンプ容器に取付ける。続いて、ポンプ容器５１を真空外囲器１０に接続し、ポンプ容器内を真空に維持する。その後、ポンプ容器５１の外方に一対の着磁コイル６１を配置し、それぞれ磁性材５４に隣接対向させる。この状態で、着磁コイル６１により、ポンプ容器５１の外部から各磁性材５４に着磁する。これにより、磁性材５４は、陰極５２と直交する方向の磁場６２を発生する永久磁石５７となる。以上の工程により、ＦＥＤの真空外囲器に接続されたＳＩＰ５０が形成される。
【００２７】
上記のように構成されたＳＩＰによれば、永久磁石５７はポンプ容器５１内に設けられ、陰極５２に隣接して配置されている。そのため、永久磁石をポンプ容器５１の外側に設けた場合と比較して、永久磁石５７の開口距離を短くすることができる。従って、ＳＩＰ５０の排気速度を大きくでき、排気効率を最大にすることが可能となる。また、永久磁石５７をポンプ容器５１の外部に設ける必要がなく、ポンプの小型化、組立作業性の向上を図ることができる。
【００２８】
ポンプ容器５１の少なくとも一部は磁性材料で形成されていることから、このポンプ容器、永久磁石、および陰極によって磁気的閉回路を形成し、漏洩磁界をシールドすることができる。そのため、漏洩磁気を嫌う装置と組み合せてＳＩＰを使用する場合、大きな効果を発揮する。
【００２９】
また、上述したＳＩＰの製造方法によれば、予めポンプ容器５１内に設けられた磁性材をポンプ容器の外側から着磁して永久磁石とすることにより、小型のＳＩＰを容易に形成することが可能となる。
更に、上記ＦＥＤによれば、ＳＩＰ５０により真空外囲器１０内を高い真空度に維持することができ、長期間に渡って安定した表示品位を維持することが可能となる。
【００３０】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００３１】
上述した実施の形態において、ポンプ容器は、電極取り出し部も備えたＳＩＰ専用の容器で構成したが、これに限らず、例えば、金属で形成された真空外囲器の一部を磁性材で形成し、ＳＩＰのポンプ容器としてもよく、この場合においても、上述した実施の形態と同様の作用効果が得られる。また、ＳＩＰ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。
電子放出素子として電界放出型の電子放出素子を用いたが、これに限らず、ｐｎ型の冷陰極素子あるいは表面伝導型の電子放出素子等の他の電子放出素子を用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように構成されたＳＩＰによれば、ポンプ容器内で陰極に隣接して永久磁石を設けることにより、小型で排気効率が高く、磁界シールド特性の向上したスパッタイオンポンプ、その製造方法、およびスパッタイオンポンプを備え、長期間に渡って安定した表示品位を維持することが可能な画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤにおけるＳＩＰを示す断面図。
【図４】上記ＳＩＰにおける閉磁路を概略的に示す断面図。
【図５】上記ＳＩＰの形成工程を示す断面図。
【図６】上記ＳＩＰの形成工程を示す平面図。
【符号の説明】
１０…真空外囲器、  １１…前面基板、  １２…背面基板、
１６…蛍光体スクリーン、  ２２…電子放出素子、  ５０…ＳＩＰ、
５１…ポンプ容器、  ５２…陰極、  ５３…陽極、
５７…永久磁石、  ５４…磁性材、  ６１…着磁コイル、
【図１】
2004349021.tif 000003
【図２】
2004349021.tif 000004
【図３】
2004349021.tif 000005
【図４】
2004349021.tif 000006
【図５】
2004349021.tif 000007
【図６】
2004349021.tif 000008