(57)【要約】【課題】平面型画像形成装置において、ゲッタ材の吸着能力を長期にわたり維持させることにより、外囲器としての真空容器内部を高真空状態に維持することを可能にし、信頼性の高い画像形成装置を提供する。【解決手段】電子放出素子が形成されたリアプレートと、蛍光体スクリーン、メタルバック層及びゲッタ材を有するフェースプレートが間隔をおいて対向配置される平面型画像形成装置であって、前記ゲッタ材は、画像表示領域の外周部を厚く形成している。また、前記ゲッタ材を厚くすることで発生する輝度の低下を抑制するために、前記メタルバック層は画像表示領域の外周部を薄く形成している。【選択図】　　　　図１
2004079256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子が形成されたリアプレートと、蛍光体スクリーン、メタルバック層及びゲッタ材とを有するフェースプレートが、間隔をおいて対向配置される平面型画像形成装置であって、
前記メタルバック層及び前記ゲッタ材は、画像表示領域の中央部と画像表示領域の外周部において膜厚差を有することを特徴とする平面型画像形成装置。
【請求項２】
前記ゲッタ材は、画像表示領域の中央部よりも画像表示領域の外周部の膜厚が厚く形成されていることを特徴とする請求項１に記載の平面型画像形成装置。
【請求項３】
前記メタルバック層は、画像表示領域の中央部よりも画像表示領域の外周部の膜厚が薄く形成されていることを特徴とする請求項２に記載の平面型画像形成装置。
【請求項４】
前記ゲッタ材は、メタルバック層を被覆する第１のゲッタ材と、該第１のゲッタ材に積層され、さらに形成領域の異なる第２のゲッタ材を有することを特徴とする請求項３に記載の平面型画像形成装置。
【請求項５】
前記メタルバック層は、蛍光体スクリーンを被覆する第１のメタルバック層と、該第１のメタルバック層に積層され、さらに形成領域の異なる第２のメタルバック層を有することを特徴とする請求項４に記載の平面型画像形成装置。
【請求項６】
前記第１のメタルバック層と、前記第２のメタルバック層が積層される領域の厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５に記載の平面型画像形成装置。
【請求項７】
前記第１のゲッタ材及び第２のゲッタ材は、Ｂａを主成分とする合金からなることを特徴とする請求項６に記載の平面型画像形成装置。
【請求項８】
前記第１のゲッタ材及び第２のゲッタ材は、同成分であることを特徴とする請求項７に記載の平面型画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放出型冷陰極などの電子放出素子を用いた平面型画像形成装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発達した半導体加工技術を利用して、電界放出型冷陰極の開発が活発に行われており、平面型画像形成装置への応用が進められている。電界放出型の電子放出素子を用いた平面型画像形成装置は、液晶表示装置とは異なって発光型であり、バックライトが不要であることなどに基づいて、低消費電力化が図れる、視野角が広い、応答速度が速いなどの特徴を有している。
【０００３】
このような平面型画像形成装置としては、例えば図４に示すようなものが知られている。なお、図４（ｂ）は図４（ａ）の丸で囲んだ部分を拡大して示す断面図である。この画像表示装置において、リアプレートとしてのシリコン基板１上には多数のキャビティ２を有する二酸化シリコン膜３が形成されており、この二酸化シリコン膜３上にはモリブデンやニオブなどからなるゲート電極４が形成されている。キャビティ２内部のシリコン基板１上には、電子源としてコーン状のモリブデンなどからなる電界放出型の電子放出素子５が形成されている。
【０００４】
そして、多数の電子放出素子５を有するシリコン基板１と所定の間隔を設けて対向するように、ガラス基板などからなる透明基板（フェースプレート）６が平行に配置されており、これらにより真空外囲器７が構成されている。透明基板６の電子放出素子５と対向する面には、蛍光体スクリーン８が形成されている。さらに、シリコン基板１と透明基板６に加わる大気圧荷重を支えるために、これら基板１、６の間には支持部材９が配設されている。
【０００５】
上記した平面型画像表示装置では、多数の電子放出素子５から放出される電子ビームが蛍光体スクリーン８に照射され、蛍光体スクリーン８が発光することにより画像が形成される。このような画像表示装置では、電子放出素子５の大きさがマイクロメートルオーダーのサイズであり、シリコン基板１と透明基板６との間隔をミリメートルオーダーにすることができる。このため、現在テレビやコンピューターディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）などと比較して、高解像度化、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００６】
上述したような構造を有する平面型画像形成装置では、装置内部の真空度を例えば１０−７〜１０−８Ｔｏｒｒに保つ必要がある。
【０００７】
従来のＣＲＴなどでは、封止後に内部に設けたゲッタを活性化させて、動作時に内壁から放出されるガスをゲッタに吸着させることにより所望の真空度を維持している。このようなゲッタ材による高真空度化および真空度の維持を、平面型画像形成装置にも適用することが試みられている。
【０００８】
ところで、電界放出型の電子放出素子を用いた平板型画像形成装置は、リアプレートとフェースプレートと支持枠とで形成される真空容器の容積が、通常のＣＲＴに比べて大幅に小さくなるのに対して、ガスを放出する壁面の面積は減少しない。このため、ＣＲＴと同程度のガス放出があった場合、真空容器内の圧力上昇が極めて大きくなる。このようなことから、平板型画像形成装置ではゲッタ材の役割が特に重要となるが、配線のショートなどを防ぐ上で、導電性を有するゲッタ膜の形成位置は限られている。
【０００９】
このような点に対して、真空容器の画像表示領域外の外周部分にゲッタ材を配置し、画像表示領域に影響を及ぼさない外周部分にゲッタ膜を形成することなどが提案されている（特開平５−１５１９１６号公報、特開平４−２８９６４０号公報など参照）。しかし、このようなゲッタ膜の配置方法では、外周部分に形成されたゲッタ膜により画像表示領域で発生したガスを有効に吸着できないため、真空容器内の真空度を長時間にわたって維持することができないという問題がある。
【００１０】
このようなことから、ゲッタ膜は画像表示領域内に形成することが検討されている。例えば、特開平８−２２７８５号公報には、画像表示領域の内壁面に蒸発型ゲッタが設けられていることが記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した特開平８−２２７８５号公報に記載されている画像表示領域の内壁面に蒸発型ゲッタを設けられているフラット形表示装置では、該蒸発型ゲッタは画像表示領域の内壁から発生するガスを吸着する。しかし、画像表示領域の外周部に形成されるゲッタ材は、画像表示領域の内壁から発生するガスに加え、画像表示領域外側の画像形成部材から発生したガスを吸着する必要があり、その結果、画像表示領域の外周部に形成されるゲッタ材が劣化しやすく、長期にわたりガスの吸着能力を維持させることができなかった。
【００１２】
本発明は、このような課題に対処するためになされたもので、画像表示領域の外周部に形成されるゲッタ材の劣化を低減し、メタルバック層の厚みを制限することにより、輝度の低下を発生させることなく、外囲器としての真空容器内部を長期にわたり高真空状態に維持することを可能にした平面型画像形成装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の平面型画像形成装置の特徴としては、電子放出素子が形成されたリアプレートと、蛍光体スクリーン、メタルバック層及びゲッタ材とを有するフェースプレートが、間隔をおいて対向配置される平面型画像形成装置であって、
前記メタルバック層及び前記ゲッタ材は、画像表示領域の中央部と外周部において膜厚差を有する平面型画像形成装置であり、
前記ゲッタ材は、画像表示領域の中央部よりも外周部の膜厚が厚く形成されている平面型画像形成装置であり、
前記メタルバック層は、画像表示領域の中央部よりも外周部の膜厚が薄く形成されている平面型画像形成装置であり、
前記ゲッタ材は、メタルバック層を被覆する第１のゲッタ材と、該第１のゲッタ材に積層され、さらに形成領域の異なる第２のゲッタ材を有する平面型画像形成装置であり、
前記メタルバック層は、蛍光体スクリーンを被覆する第１のメタルバック層と、該第１のメタルバック層に積層され、さらに形成領域の異なる第２のメタルバック層を有する平面型画像形成装置であり、
前記第１のメタルバック層と、前記第２のメタルバック層が積層される領域の厚さが１００ｎｍ以下である平面型画像形成装置であり、
前記第１のゲッタ材及び第２のゲッタ材は、Ｂａを主成分とする合金からなる平面型画像形成装置であり、
前記第１のゲッタ材及び第２のゲッタ材は、同成分である平面型画像形成装置でもある。
【００１４】
（作用）
上記のとおり構成された本発明の平面型画像形成装置では、画像表示領域の内壁面から発生したガスは、近辺のゲッタ材により速やかに吸着される。また、画像表示領域外側の画像形成部材から発生したガスは、画像表示領域の外周部に形成されたゲッタ材により吸着される。さらに、該画像表示領域の外周部のゲッタ材は画像表示領域の中央部よりも厚く形成されているので、画像表示領域の内壁及び画像表示領域外側の画像形成部材から発生する多量のガスを長期にわたり吸着する能力を有している。したがって、外囲器としての真空容器内部を長期にわたり高真空状態に維持することを可能にし、信頼性の高い平面型画像形成装置を提供できた。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施するための形態について、図１を用いて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本発明の平面型画像形成装置の構成の一例を模式的に示す断面図、図１（ｂ）は本発明の平面型画像形成装置の画像表示領域の中央部と画像表示領域の外周部を説明する平面図である。
【００１７】
１０はフェースプレートであり、１１はガラス基板、１５は蛍光体スクリーン、１６は蛍光体層、１７は黒色導電材、２０はリアプレート、２１は基板、２２は電子放出素子、３０は支持枠、５０はメタルバック層、６０はゲッタ材、７０は画像表示領域、７１は画像表示領域の中央部、７２は画像表示の外周部である。
フェースプレート１０は、ガラス基板１１上に、蛍光体スクリーン１５、メタルバック層５０、ゲッタ材６０が形成したものであり、この部分が画像表示領域になる。
【００１８】
蛍光体スクリーン１５は、白黒画像の表示装置の場合には、蛍光体層１６のみからなるが、フルカラー画像を表示する場合には、赤、緑、青の３原色の蛍光体層がストライプ状に連続して形成され、その間を黒色導電材１７で分離した構造とする。黒色導電材１７は、その形状により、ブラックストライプ、ブラックマトリクスなどと呼ばれる。
【００１９】
リアプレート２０は、基板２１上に複数の電子放出素子２２が配置され、図示を省略した適当な配線が施されている。
【００２０】
電子放出素子２２は、適正な電圧を印加することにより電子を放出する素子であり、電界放出素子（ＦＥＤ）や表面伝導型電子放出素子等を用いることができる。
【００２１】
支持枠３０は、フェースプレート１０とリアプレート２０との間の空間を気密封止するものである。
【００２２】
フェースプレート１０上に形成されているメタルバック層５０及びゲッタ材６０は、本発明を特徴づけるものである。
【００２３】
メタルバック層５０は、蛍光体層１６で発生した光のうち、電子源となるリアプレート２０の方向に進む光を反射して輝度を向上させるものである。さらに、メタルバック層５０はフェースプレート１０の画像表示領域に導電性を与えて電荷が蓄積されるのを防ぎ、リアプレート２０の電子源に対してアノード電極の役割を果たすものである。メタルバック層５０はフェースプレート１０、真空容器（外囲器）内に残留したガスが電子線で電離されて生成するイオンにより、蛍光体層１６が損傷することを防ぐなどの機能も有している。
【００２４】
メタルバック層５０に積層されるゲッタ材６０は、電子放出素子２２とフェースプレート１０から発生したガス及び画像表示領域外側の画像形成部材から発生するガスを吸着し真空容器内部の真空度を長期にわたり維持させるものである。このメタルバック層５０と、ゲッタ材６０が積層される領域の厚さの下限は、十分な導電性を有する厚さ以上でなくてはならない。
【００２５】
一般に厚さｔ、幅ｗ、長さｌの薄膜の長さ方向に流れる電流に対する抵抗値をＲとしたとき、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）の関係であらわされる“シート抵抗値”Ｒｓが定義され、十分な導電性を有するには、この値Ｒｓが大きくなくてはいけない。薄膜の構造が一様ならば、Ｒｓと薄膜の材質の抵抗率ρとの間にＲｓ＝ρ／ｔの関係があり、従って、ｔはある程度厚くなくてはならない。
【００２６】
また、メタルバック層５０と、ゲッタ材６０が積層される領域の厚さの上限は、入射する電子ビームが十分に透過して蛍光体に到達する程度でなければならない。
【００２７】
メタルバック層５０とゲッタ材６０の積層される領域の厚さｔと入射電子量Ｉ０、透過電子量Ｉｔ、の間には大雑把に言って、Ｉｔ＝Ｉｔｅｘｐ｛−（ｔ／Ｉ０）｝の関係がある。Ｉ０はメタルバック層５０とゲッタ材６０の材質中での電子の平均自由工程であり、メタルバック層５０とゲッタ材６０の材質と、電子の入射エネルギーによって決まる量である。例えば、実際の値は、弾性散乱と非弾性散乱の比率やメタルバック層５０とゲッタ材６０の膜の微細構造などによって様々な影響を受けるので、実験的に決定しなくてはならない。
【００２８】
メタルバック層５０は、Ａｌなどを真空蒸着法やスパッタリング法などで、例えば厚さを２０〜５０ｎｍで形成することが好ましい。
【００２９】
ゲッタ材６０は、例えばＢａやＢａを主成分とする合金などを用いることができる。その形成手段としては、真空蒸着法やスパッタリング法によって形成でき、その厚さは２０〜５０ｎｍとすることが好ましい。
【００３０】
本発明では、このメタルバック層５０及びゲッタ材６０が画像表示領域の中央部７１と画像表示領域の外周部７２において、膜厚差を有することを特徴としている。
【００３１】
その形成法として、真空蒸着法を用いる場合は、メタルバック層５０を形成時に、蒸着源を画像表示領域の中心だけに配置することにより、画像表示領域の中心の膜厚が厚く、外側にいくほど薄い膜厚分布をつけることもでき、ゲッタ材６０を形成時に、画像表示領域の外周部に蒸着源を配置することにより、画像表示領域の外周部の膜厚が厚く、画像表示領域の中心が薄い膜厚分布の膜を形成することができる。
【００３２】
これは、ゲッタ材６０は電子放出素子２２と蛍光体層１６から発生するガスを吸着する必要がある。
【００３３】
さらに、画像表示領域の外周部７２に形成されるゲッタ材は、電子放出素子２２と蛍光体層１６から発生するガスに加え、画像表示領域外側の画像形成部材から発生するガスも吸着する必要があるため、画像表示領域の外周部のゲッタ材はゲッタ材の劣化しやすくなるため、本発明の平面型画像形成装置は、画像表示領域の外周部７２のゲッタ材の膜厚を厚く形成したものである。
【００３４】
さらに、画像表示領域の外周部７２のゲッタ材を厚く形成したことによって、前記したように輝度が低下してしまうため、本発明の平面型画像形成装置は、画像表示領域の外周部７２に形成されるメタルバック層の厚さを薄く形成し、メタルバック層５０とゲッタ材６０のトータルでの膜厚を１００ｎｍ以下にした。
【００３５】
画像表示領域の外周部７２の幅は、フェースプレート１０とリアプレート２０の間隔によるが、例えば２０ｍｍにすることができる。
【００３６】
フェースプレート１０、リアプレート２０は支持枠３０を介して、接合部において、図示を省略したが、フリットガラスや低融点金属などを用いて互いに接着され、これらによって外囲器としての真空容器が構成されている。
【００３７】
尚、図示を省略したが、この真空容器内部の間隔を均一にする大気圧支持構造であるスペーサが設置されている。
【００３８】
このように構成された平面型画像形成装置は、内部に設置されるゲッタ材６０の画像表示領域外周部の膜厚を厚く形成し、さらにメタルバック層５０の厚さを制限したことにより、長期にわたって高輝度、高真空度を維持することができ、信頼性の高い平面型画像形成装置を提供することができる。
【００３９】
（実施例）
（実施例１）
以下、本発明の実施例を図１、図２を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の平面型画像形成装置の構成の一例を模式的に示す断面図、図１（ｂ）は本発明の平面型画像形成装置の画像表示領域の中央部と画像表示領域の外周部を説明する正面図である。図２は本発明の平面型画像形成装置の実施例１のメタルバック層とゲッタ材形成工程を模式的に示す断面図である。
【００４０】
フェースプレート１０の内面には、蛍光体スクリーン１５とメタルバック層５０及びゲッタ材６０が配置されており、リアプレート２０の内面には電子源となる電子放出素子２２が配置されている。
【００４１】
蛍光体スクリーン１５は、蛍光体層１６と黒色導電材１７からなり、蛍光体層１６はフルカラー表示のために、赤、緑、青の３原色を連続してストライプ状に形成し、その間を黒色導電材１７で分離した。
【００４２】
リアプレート２０には、基板２１上に電子放出素子２２を形成し、この電子放出素子２２から照射される電子ビームが、対向する蛍光体層１６を発光させることができる。なお、本実施例では電子放出素子２２として表面伝導型電子放出素子を用いた。
【００４３】
さて、図１（ａ）のように本装置には、画像表示領域の中央部と画像表示領域の外周部において、膜厚差を有するメタルバック層５０とゲッタ材６０が配置されている。
【００４４】
まず、ガラス基板１１上に蛍光体スクリーン１５とメタルバック層まで形成した。しかし、そのメタルバック層の厚さを２０ｎｍ程度にし、図２（ａ）に図示した第１のメタルバック層５１とした。なお、第１のメタルバック層５１は、真空蒸着法により形成した。
【００４５】
この第１のメタルバック層５１まで形成したフェースプレート１０と、電子放出素子２２を形成したリアプレート２０及び支持枠３０を、内部の圧力が１０−７〜１０−８Ｔｏｒｒの真空容器に投入した。
【００４６】
真空容器内で、フェースプレート１０の蛍光体スクリーン１５上に、図２（ｂ）のように、画像表示領域から全周２０ｍｍ内側の領域を画像表示領域の中央部７１とし、画像表示領域の中央部７１に真空蒸着法により、第２のメタルバック層５２を厚さ２０ｎｍ程度で形成した。
【００４７】
その後、図２（ｃ）のように、ＢａＡｌ４粉末を原料とする第１のゲッタ材を、画像表示領域７０にマスク蒸着法によって形成し、その厚さを２０ｎｍとした。
【００４８】
さらに、図２（ｄ）のように、画像表示領域の外周幅２０ｍｍの領域を画像表示領域の外周部７２とし、ＢａＡｌ４粉末を原料とする第２のゲッタ材を、画像表示領域の外周部７２に真空蒸着法によって形成し、その厚さを２０ｎｍとした。
【００４９】
そして、フェースプレート１０とリアプレート２０が、支持枠３０を介して対向配置され、それぞれ、接合部で低融点ガラスにより接着して外囲器を形成した。また、本装置が薄い平板状であることから、たわみが生じないように図示を省略したスペーサを配置した。
【００５０】
なお、電子放出素子２２から照射する電子ビームが、選択した蛍光体層１６を発光させるために、フェースプレート１０とリアプレート２０は、十分な位置合わせが行われている。その後、真空容器から取り出した。
【００５１】
このように作成されたゲッタ材６０は、画像表示領域から発生したガスを迅速に吸着することができ、また、画像表示領域外側の画像形成部材から発生したガスは、画像表示領域の外周部に形成されたゲッタ材によって吸着される。しかも、画像表示領域の外周部に形成されているゲッタ材は厚く形成されているので、画像表示領域と画像表示領域外側の画像形成部材から発生するガスを、長期にわたり吸着することができる。さらに、画像表示領域の外周部のメタルバック層は、ゲッタ材を厚く積層することで生じる輝度の低下を防ぐために、薄く形成している。
【００５２】
したがって、外囲器内を長期にわたり高真空状態及び高輝度に維持することができ、信頼性の高い平面型画像形成装置を提供することができた。
【００５３】
（実施例２）
本発明の実施例２を図３を参照して説明する。図３は本発明の平面型画像形成装置の実施例２のメタルバック層とゲッタ材形成工程を模式的に示す断面図である。
【００５４】
実施例２は、第１のゲッタ材６１と第２のゲッタ材６２の形成順を逆にした以外は実施例１と同様に形成した。
【００５５】
第２のメタルバック層５２を形成するまでは実施例１と同様に形成し、その後、画像表示領域の外周部に第２のゲッタ材６２を形成し、その上に第１のゲッタ材６１を形成した。その後も、実施例１と同様に行った。
【００５６】
本実施例２のように平面型画像形成装置を構成しても実施例１と同様に、外囲器内を長期にわたり高真空状態及び高輝度に維持することができ、信頼性の高い平面型画像形成装置を提供することができた。
【００５７】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明は、画像形成部材のメタルバック層に積層されるゲッタ材は画像表示領域の中央部と外周部において膜厚差を有し、さらに前記ゲッタ材が厚く形成される領域のメタルバック層を薄く形成することにより、輝度の低下を抑制しながらもゲッタ材の劣化を低減できる。
【００５８】
従って、平面型画像形成装置の内部を長期間にわたって高輝度、高真空状態に維持することが可能となり、信頼性の高い平面型画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による平面型画像形成装置の要部を模式的に示す断面図（ａ）と、画像表示領域を説明する平面図（ｂ）である。
【図２】本発明の平面型画像形成装置の実施例１のメタルバック層とゲッタ材形成工程を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の平面型画像形成装置の実施例２のメタルバック層とゲッタ材形成工程を模式的に示す断面図である。
【図４】平面型画像形成装置の要部構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０・・・フェースプレート
１１・・・ガラス基板
１２・・・蛍光体層
１３・・・黒色導電材
２０・・・リアプレート
２１・・・基板
２２・・・電子放出素子
３０・・・支持枠
４０・・・平面型画像形成装置
５０・・・メタルバック層
５１・・・第１のメタルバック層
５２・・・第２のメタルバック層
６０・・・ゲッタ材
６１・・・第１のゲッタ材
６２・・・第２のゲッタ材
７０・・・画像表示領域
７１・・・画像表示領域の中央部
７２・・・画像表示領域の外周部
【図１】
2004079256.tif 000003
【図２】
2004079256.tif 000004
【図３】
2004079256.tif 000005
【図４】
2004079256.tif 000006