(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設された平面型撮像装置において、
前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板から構成され、前記制御電極は、前記封止金属部を介して通電されるように前記封止金属部と前記スペーサ部材の間に挟持されて配設され、前記上部外囲器と下部外囲器は、陰極基板に封着される部分の外周形状が実質的に同一であり、陰極基板に直交する方向から見て、その全周にわたり少なくとも一部が重なり合うように陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着されていることを特徴とする平面型撮像装置。
【請求項２】
マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設された平面型撮像装置において、
前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板から構成され、前記制御電極は、前記封止金属部を介して通電されるように前記封止金属部と前記スペーサ部材の間に挟持されて配設され、
陰極基板に直交する方向から見て、前記上部外囲器と下部外囲器の一方の陰極基板に対する封着部分が、他方の陰極基板に対する封着部分よりも内側にあり、かつ両封着部分の間隔が周方向に沿って一定の規則性を有するように、前記上部外囲器と下部外囲器が陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着されていることを特徴とする平面型撮像装置。
【請求項３】
前記陰極基板には陰極に通電するための配線が形成され、前記陰極基板の前記スペーサ部材の周囲において前記配線上には絶縁枠が配設され、前記封止金属部と配線が短絡しないように構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の平面型撮像装置。
【請求項４】
前記下部外囲器は、前記陰極基板に封着される側が開口した箱状部材で形成され、封着材を介して前記陰極基板に固着されることを特徴とする請求項１又は２記載の平面型撮像装置。
【請求項５】
前記下部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着される絶縁性の下部外囲器壁部と封止金属部と基板から構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の平面型撮像装置。
【請求項６】
前記封止金属部の外周に均一な加圧下での封止を行う為の補強枠が配設されたことを特徴とする請求項１又は５記載の平面型撮像装置。
【請求項７】
前記ゲッタ部材は通電加熱することによりゲッタ膜が形成されるもので、通電する為のリード線が下部外囲器と陰極基板の封着部分から左右ほぼ均等の位置になるように導出されたことを特徴とする請求項１又は２記載の平面型撮像装置。
【請求項８】
前記封止金属部は、スペーサ部材と基板の間に係合する段差を有することを特徴とする請求項１又は２又は５記載の平面型撮像装置。
【請求項９】
前記下部外囲器内に配設されるゲッタ部材は、通電または支持する為のリード線が、前記陰極基板と下部外囲器の封着部分を貫通して外部に導出されたことを特徴とする請求項１又は２記載の平面型撮像装置。
【請求項１０】
前記下部外囲器内に配設されるゲッタ部材は、通電または支持する為のリード線が、基板を貫通して外部に導出されたことを特徴とする請求項５記載の平面型撮像装置。
【請求項１１】
マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器の内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設され、前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板と前記封止金属部の外周に設けられている環状乃至筒状の補強枠から構成された平面型撮像装置を製造する為の製造方法であって、
陰極基板に電子放出源を形成する工程と、上部外囲器の透光性基板に透光性の電極および光電変換素子を形成する工程と、陰極基板に上部外囲器のスペーサ部材を固着する工程と、陰極基板に下部外囲器を固着する工程と、透光性基板とスペーサ部材の間に前記補強枠の内面側に設けられた封止金属部を介在させた状態で陰極基板及び下部外囲器の少なくとも一方と透光性基板とを相手方に向けて相対的に押圧することにより上部外囲器を封止することを特徴とする平面型撮像装置の製造方法。
【請求項１２】
マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器の内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設され、前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と、封止金属部と、透光性基板と前記封止金属部の外周に設けられている環状乃至筒状の補強枠から構成され、前記下部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着される絶縁性の下部外囲器壁部と封止金属部と基板から構成された平面型撮像装置を製造する為の製造方法であって、
陰極基板に電子放出源を形成する工程と、上部外囲器の透光性基板に透光性の電極および光電変換素子を形成する工程と、陰極基板に上部外囲器のスペーサ部材を固着する工程と、陰極基板に下部外囲器壁部を固着する工程と、上部外囲器の透光性基板と上部外囲器のスペーサ部材の間に前記補強枠の内面側に設けられた封止金属部を介在させた状態及び下部外囲器の基板と下部外囲器壁部の間に封止金属部を介在させた状態で上部外囲器の透光性基板と下部外囲器の基板を相手方に向けて相対的に押圧することにより上部外囲器と下部外囲器を封止することを特徴とする平面型撮像装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２記載の平面型撮像装置の製造方法において、高真空雰囲気中において上部外囲器と下部外囲器を封止する工程を有し、上部外囲器と下部外囲器が高真空状態に保持されることを特徴とする平面型撮像装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１又１２記載の平面型撮像装置の製造方法であって、あらかじめ下部外囲器に排気孔を形成する工程と、上部外囲器を陰極基板に封着した後、上部外囲器と下部外囲器の内部を排気して前記排気孔を封止する工程を有することを特徴とする平面型撮像装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の平面型撮像装置の製造方法であって、高真空雰囲気中において、上部外囲器が封着された陰極基板の下部外囲器が封止される側にゲッタ部材により膜を形成する工程と、前記ゲッタ部材を取り除いて下部外囲器を封止する工程が行なわれることを特徴する平面型撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光子の入射によって光電変換膜中に空間分布的に発生、蓄積された信号電荷を、電子ビームの走査によって時系列の電気信号として読み出す平面型撮像装置の真空外囲器に係り、特に電子ビームを放出する電子源が形成された基板の変形防止を目的とする真空外囲器の構造およびその製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光電変換膜が入射光量に応じて信号電荷を発生してこれを蓄積し、この電荷を電子ビームの走査によって時系列的に外部回路に読み出し、入射光量の空間的分布に対応したアナログ電気信号を発生する撮像装置としては光導電型撮像装置が知られており、前記電子ビームを走査する手段として冷陰極アレイを用いた平面型撮像装置が特開平６−１７６７０４号と特開２０００−４８７４９号に開示されている。
【０００３】
前記両公開公報記載の平面型撮像装置の構造を示す模式的な斜視図を図７（ａ）に、模式的な断面図を図７（ｂ）に示す。
冷陰極アレイ３００は、陰極基板３０１上に形成されたカソード電極３０２を有している。カソード電極３０２の上には絶縁層３０３が設けられている。絶縁層３０３の上にはさらにゲート電極３０４が設けられている。絶縁層３０３とゲート電極３０４にはホール３０５が形成され、ホール３０５内に露出したカソード電極３０２上にはコーン形状のエミッタ３０６が設けられている。カソード電極３０２とゲート電極３０４は共に帯状に形成され、互いに直交する方向に配設されてＸＹマトリクスを構成している。両電極をマトリクス駆動することによって、任意の位置にあるマトリクスの交点のエミッタ群を選択して電子を放出させることができる。
【０００４】
冷陰極アレイ３００に対面して透光性基板３１１が設けられている。その内面には透明電極３１２および光電変換膜３１３が順次積層されて光電変換ターゲット部３１０が構成されている。外部からの光３２０は透光性基板３１１外面側から透明電極３１２を透過して光電変換膜３１３に入射する構成になっている。
【０００５】
冷陰極アレイ３００から放出される電子ビーム３０７を光電変換膜３１３に効果的に到達させるためにグリッド電極３０８が冷陰極アレイ３００と光電変換ターゲット部３１０との間に挿入され、互いに対面保持し且つ内部を高真空状態に保つため段部を有するスペーサ部材３３１で冷陰極アレイ３００と光電変換ターゲット部３１０との周縁部が封着されている。基板３０１には貫通孔３０１ａが形成され、当該貫通孔３０１ａに相対する基板３０１の下面には下部外囲器３５０が封着されており、下部外囲器３５０の内部は基板３０１の上面側の空間に連通している。このように、透光性基板３１１、陰極基板３０１、スペーサ部材３３１および下部外囲器３５０により、内部の空間が連通した一体の外囲器が構成されている。そして、前記下部外囲器３５０の内部にはゲッタ３５１が配設されており、当該ゲッタ３５１により封着後の外囲器の内部の高真空状態を保持している。
【０００６】
上記の構成において、冷陰極アレイ３００をマトリクス駆動させ、エミッタ３０６から放出された電子ビーム３０７で前記光電変換膜３１３を走査する。光電変換膜３１３の電子ビーム走査側、即ち走査面は２次電子を放出しにくい材料を用いて２次電子を放出しにくい構造で構成されている。あるいは、２次電子を放出しにくい材料で構成されているか、又は２次電子を放出しにくい構造で構成されている。電子ビーム３０７が到達すると走査面の電位は降下していくが、カソード電極３０２の電位に等しくなるとそれ以上電子ビーム３０７が到達し得なくなるため、電子ビーム３０７の走査直後の走査面電位はカソード電極３０２の電位に平衡する。
【０００７】
透明電極３１２にはカソード電極３０２に対して正のターゲット電圧ＶT が印加されているため、光電変換膜３１３には透明電極３１２側が正で走査面側が負の向きの電界が印加されることになる。
【０００８】
この状態で、外部からの入射光３２０が光電変換膜３１３に入射すると、その入射量に応じた電子正孔対が光電変換膜中に発生し、前記電界によって電子は透明電極３１２側、正孔は走査面側に走行し、走査面電位は到達した正孔によってカソード電極電位から上昇していく。再び電子ビーム３０７が到達すると、走査面電位はカソード電極電位にリセットされ、その際、出力端子３２１から入射光量の空間電荷分布に対応する時系列の電気信号が得られる。
【０００９】
また平板状の真空外囲器を有する装置として、電界放射型陰極などを電子源とした表示装置（ＦＥＤ：Field Emission Display）が知られており、その模式的断面の概要例を図８（ａ）に示し、その部分的な拡大例を図８（ｂ）に示す。図８（ａ）に示す表示装置はフルカラーの表示装置で、赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）の蛍光体を塗布された帯状の透明電極２１２ａが透光性基板２１１の内面に形成されて陽極部２１０を構成している。
【００１０】
陽極部２１０に対面して陰極基板２０１が設けられている。陰極基板２０１の内面には、前記平面型撮像装置と同様にＸＹマトリクス構造のカソード電極２０２とゲート電極２０４、エミッタ２０６及び絶縁層２０３からなる電子放出部２０２ａが形成されて冷陰極アレイ２００が構成されている。
【００１１】
陽極部２１０と冷陰極アレイ２００は画素を区切る隙間部に設けられた支柱２４１により所定の間隔（例えば約０．２ｍｍ）で保持され、透光性基板２１１と陰極基板２０１との周縁部はシール材２３１により封着されて内部が高真空状態に保持された外囲器が構成されている。
【００１２】
上記の構成において、冷陰極アレイ２００を表示画像データに従いマトリクス駆動し、エミッタ２０６から放出された電子ビーム２０７で透明電極２１２上に塗布された蛍光体を励起して発光させることにより表示画像が得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した平面型撮像装置の従来技術では、内部を高真空状態に保持しながら陰極基板の変形を防止するためには、大気圧力に抗する基板の板厚が必要となり、基板材料にガラスを用いると外囲器重量が重くなる問題点があった。
【００１４】
陰極基板に例えば１．５ｍｍ程度の薄板ガラスを用いた場合、陰極基板の中央部が大気圧力により光電変換ターゲット部側に押されて変形するため、エミッタから放出される電子ビームが光電変換膜上の所定の位置からずれて到達することになる。このため、出力画像の歪みや残像などの特性が劣化する問題点があった。
【００１５】
また上述した表示装置の従来技術では、画素を区切る隙間部に支柱を設けることで陰極基板の変形を防止しているが、従来の撮像装置の場合にこの支柱による補強構造を採用すると、光電変換膜が画素に分割されていないため支柱により光電変換膜が潰されて剥がれたり、高電圧が印加されている透明電極に支柱が接することで冷陰極アレイのゲート電極やカソード電極に電流リークが発生したりするなどの問題点があった。さらに支柱が存在する箇所の光電変換膜に発生・蓄積された電荷が読み出せないため、感度むらや固定雑音なども発生する問題点があった。
【００１６】
ところで撮像管に用いられる光電変換膜としてはＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｓ3 ，Ｓｅ，Ｓｉ，Ｃｄ，Ｚｎ，Ａｓ，Ｔｅなどからなる半導体材料が用いられ、なかでも非晶質Ｓｅを主体とする光電変換膜に高電界を印加した場合膜内で信号電荷がアパランシェ増倍され飛躍的に感度を高めることができる。しかし非晶質Ｓｅを主体とする光電変換膜は熱に弱く、５０℃以上の高温状態に置かれた場合結晶化により出力映像に多数の白点が現れるなどその特性を著しく損なう。このため撮像管の電子源を有するガラス管と光電変換ターゲット部を有する透光性基板とを封着する際、ＦＥＤなどの表示装置で一般的に行われているシールガラスなどのシール材を塗布後高温（約５００℃）で焼成する工程は行えない。通常撮像管の製作にあたっては、断面を円弧上に加工したインジウムなどの軟質金属を用い加圧により封着する。撮像管の場合ガラス管が長いため透光性基板・軟質金属とガラス管との芯合わせが容易であるが、平面型撮像装置では陰極基板と透光性基板との封着および距離の保持に用いるスペーサ部材の高さが格段に低いため芯合わせが容易でなく、偏芯して封着される場合が多い。このため、透光性基板が陰極基板に対して傾くことにより解像度などの特性に大きく影響を与えたり、封着部の軟質金属が一様に張り出さずに封止不良となる問題点があった。
【００１７】
また陰極基板３０１の貫通孔３０１ａは電子放出領域を避けた位置に形成する必要があるため、上述した従来技術ではゲッタ３５１を収納する下部外囲器３５１は陰極基板３０１の周縁部に設けられる。透光性基板３１１とスペーサ部材３３１の封着部分と、下部外囲器と陰極基板の封着部分が、両基板に対して直交する方向でみて一部のみが重なるか交差する配置にある場合には、透光性基板に軟質金属を用いて加圧により封着する工程で、周縁部に下部外囲器３５１が突出している陰極基板３０１に対しては圧力を均一に加えることが困難であり、陰極基板にクラックや破損が発生したり、または封着部の軟質金属が一様に張り出さずに透光性基板３１１の封止が不良となる等の問題点があった。
【００１８】
さらに従来の撮像管や表示装置では、残留ガス吸着手段として蒸発ゲッタや非蒸発ゲッタが用いられている。なかでも、外部から高周波の印加によりリング状の金属部材を誘導加熱し、ゲッタを収納している下部外囲器の内面に活性ゲッタ蒸着膜を形成する高周波加熱ゲッタがよく用いられている。しかし、高周波加熱ゲッタと、上側の外囲器の本体を構成する透光性基板３１１とスペーサ部材３３１との封着に用いた軟質金属３３２との距離が短いため、ゲッタが高周波よって加熱されるより前に軟質金属３３２が溶融して真空不良となる問題点があった。また下部外囲器３５０が小さいため内部に設けられたゲッタのサイズが制限され、長期間にわたり内部を高真空状態に保つことが困難であった。
【００１９】
そこで本発明の目的は、前述の問題点を解決し、撮像装置の特性に影響を及ぼす陰極基板の変形や透光性基板の偏芯・傾きを防止するとともに歩留まり良く製造できる平面型撮像装置の構造とその製造方法を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された平面型撮像装置は、マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設された平面型撮像装置であって、その特徴は次の通りである。即ち、この平面型撮像装置は、前記上部外囲器が、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板から構成され、前記制御電極が、前記封止金属部を介して通電されるように前記封止金属部と前記スペーサ部材の間に挟持されて配設され、前記上部外囲器と下部外囲器が、陰極基板に封着される部分の外周形状が実質的に同一であり、陰極基板に直交する方向から見て、その全周にわたり少なくとも一部が重なり合うように陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項２に記載された平面型撮像装置は、マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設された平面型撮像装置であって、その特徴は次の通りである。即ち、この平面型撮像装置は、前記上部外囲器が、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板から構成され、前記制御電極が、前記封止金属部を介して通電されるように前記封止金属部と前記スペーサ部材の間に挟持されて配設され、陰極基板に直交する方向から見て、前記上部外囲器と下部外囲器の一方の陰極基板に対する封着部分が、他方の陰極基板に対する封着部分よりも内側にあり、かつ両封着部分の間隔が周方向に沿って一定の規則性を有するように、前記上部外囲器と下部外囲器が陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項３に記載された平面型撮像装置は、請求項又は２に記載の平面型撮像装置において、前記陰極基板には陰極に通電するための配線が形成され、前記陰極基板の前記スペーサ部材の周囲において前記配線上には絶縁枠が配設され、前記封止金属部と配線が短絡しないように構成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は２に記載の平面型撮像装置において、前記下部外囲器が、前記陰極基板に封着される側が開口した箱状部材で形成され、封着材を介して前記陰極基板に固着されることを特徴とする。
【００２４】
請求項５に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は２に記載の平面型撮像装置において、前記下部外囲器が、前記陰極基板に封着材を介して固着される絶縁性の下部外囲器壁部と封止金属部と基板から構成されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項６に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は５に記載の平面型撮像装置において、前記封止金属部の外周に均一な加圧下での封止を行う為の補強枠が配設されたことを特徴とする。
【００２６】
請求項７に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は２に記載の平面型撮像装置において、前記ゲッタ部材は通電加熱することによりゲッタ膜が形成されるもので、通電する為のリード線が下部外囲器と陰極基板の封着部分から左右ほぼ均等の位置になるように導出されたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は２又は５に記載の平面型撮像装置において、前記封止金属部は、スペーサ部材と基板の間に係合する段差を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載された平面型撮像装置は、請求項１又は２に記載の平面型撮像装置において、前記下部外囲器内に配設されるゲッタ部材は、通電または支持する為のリード線が前記陰極基板と下部外囲器の封着部分を貫通して外部に導出されたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１０に記載された平面型撮像装置は、請求項５に記載の平面型撮像装置において、前記下部外囲器内に配設されるゲッタ部材は、通電または支持する為のリード線が基板を貫通して外部に導出されたことを特徴とする。
【００３０】
請求項１１に記載された平面型撮像装置の製造方法は、マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器の内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設され、前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板と前記封止金属部の外周に設けられている環状乃至筒状の補強枠から構成された平面型撮像装置を製造する為の製造方法である。そして、その特徴は、陰極基板に電子放出源を形成する工程と、上部外囲器の透光性基板に透光性の電極および光電変換素子を形成する工程と、陰極基板に上部外囲器のスペーサ部材を固着する工程と、陰極基板に下部外囲器を固着する工程と、透光性基板とスペーサ部材の間に前記補強枠の内面側に設けられた封止金属部を介在させた状態で陰極基板及び下部外囲器の少なくとも一方と透光性基板とを相手方に向けて相対的に押圧することにより上部外囲器を封止する工程を有する点にある。
【００３１】
請求項１２に記載された平面型撮像装置の製造方法は、マトリクス状に配設された複数の電子放出源を上面に有する陰極基板と、前記陰極基板の上面に封着される上部外囲器と、前記陰極基板の下面に封着される下部外囲器とを有し、前記上部外囲器の内面には外部からの入射光を透過する透光性の電極と光電変換素子が積層して配設され、前記光電変換素子と陰極基板との間には制御電極が配設され、陰極基板には上部外囲器と下部外囲器を連通する孔が形成され、下部外囲器内にはゲッタ部材が配設され、前記上部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と、封止金属部と、透光性基板と前記封止金属部の外周に設けられている環状乃至筒状の補強枠から構成され、前記下部外囲器は、前記陰極基板に封着材を介して固着される絶縁性の下部外囲器壁部と封止金属部と基板から構成された平面型撮像装置を製造する為の製造方法である。そして、その特徴は、陰極基板に電子放出源を形成する工程と、上部外囲器の透光性基板に透光性の電極および光電変換素子を形成する工程と、陰極基板に上部外囲器のスペーサ部材を固着する工程と、陰極基板に下部外囲器壁部を固着する工程と、上部外囲器の透光性基板と上部外囲器のスペーサ部材の間に前記補強枠の内面側に設けられた封止金属部を介在させた状態及び下部外囲器の基板と下部外囲器壁部の間に封止金属部を介在させた状態で上部外囲器の透光性基板と下部外囲器の基板を相手方に向けて相対的に押圧することにより上部外囲器と下部外囲器を封止する工程を有する点にある。
【００３２】
請求項１３に記載された平面型撮像装置の製造方法は、請求項１１又は１２に記載の平面型撮像装置の製造方法において、高真空雰囲気中において上部外囲器と下部外囲器を封止する工程を有し、上部外囲器と下部外囲器が高真空状態に保持されることを特徴とする。
【００３３】
請求項１４に記載された平面型撮像装置の製造方法は、請求項１１又１２に記載の平面型撮像装置の製造方法であって、あらかじめ下部外囲器に排気孔を形成する工程と、上部外囲器を陰極基板に封着した後、上部外囲器と下部外囲器の内部を排気して前記排気孔を封止する工程を有することを特徴とする。
【００３４】
請求項１５に記載された平面型撮像装置の製造方法は、請求項１２に記載の平面型撮像装置の製造方法であって、高真空雰囲気中において、上部外囲器が封着された陰極基板の下部外囲器が封止される側にゲッタ部材により膜を形成する工程と、前記ゲッタ部材を取り除いて下部外囲器を封止する工程が行なわれることを特徴する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照し本発明の実施の形態を説明する。
図１に本発明の実施の形態である平面型撮像装置の構造を示す断面図を示し、図２にインジウムなどの軟質金属を用いたシール材の加工断面形状例を示し、また図３に上部外囲器と下部外囲器の陰極基板に対する封着部分（即ち陰極基板及びこれを挟む両外囲器の端面）付近の断面拡大図と上面図を示す。図１の平面撮像装置は上部外囲器圧着形である点において、後述する第２の例の平面型撮像装置が上下両外囲器圧着形であるのと相違する。
【００３６】
図１の電子放出部２ａおよび冷陰極電極配線４ａの構成は図７に示した前記特許公開公報の冷陰極アレイ部の構成とまったく同じである。
陰極基板１上に電子放出部２ａとそれに外部から電圧を印加するための冷陰極電極配線４ａが電気的に接続されて形成され、上部外囲器３０と下部外囲器５０との雰囲気を同一にするための貫通孔１ａが陰極基板１に設けられている。
【００３７】
上部外囲器３０の一部を構成する透光性基板１１は、例えばガラスなどにより構成される。透光性基板１１の内面上には透明電極１２が形成され、この透明電極１２は透光性基板１１内に埋設されたＭｏなどの金属を用いた信号取り出しピン１５と電気的に接続されて外側に電気的に導出されている。さらに前記透明電極１２の上には光電変換膜１３が形成されて光電変換ターゲット部１０を構成している。
【００３８】
陰極基板１の上面には、上部外囲器３０の一部を構成するスペーサ部材３１が固着されている。このスペーサ部材３１には、例えば薄いガラスリングのような絶縁性の筒状部材が用いられている。このスペーサ部材３１は、グリッド電極８を係止する段部３１ａを上部端面の内周縁側に有する構造であり、その下部端面がシール材３２により陰極基板１の上面に固着されている。グリッド電極８と陰極基板１との間隔は例えば約０．２ｍｍ〜１ｍｍとされている。
【００３９】
上部外囲器３０の一部を構成する封止金属部としてのシール材３３が、スペーサ部材３１の上端と透光性基板１１との間に挿入されている。シール材３３にはインジウムなどの軟質金属が用いられている。このシール部材３３は、導電性の筒状の部材（例えばステンレス等）であるシール材補強枠３４の内面側に設けられている環状乃至筒状の部材である。図示しない治具を用いて透光性基板１１を陰極基板１に向けて加圧することにより、透光性基板１１がシール材３３を介してスペーサ部材３１に固着される。また、グリッド電極８は、シール材３３とスペーサ部材３１の間に挟持されて固定され、シール材３３に導通するのでシール材補強枠３４を介して外部の回路に接続することができる。
【００４０】
シール材３３は図２（ａ）〜（ｆ）に示すような断面形状、即ちスペーサ部材３１と透光性基板１１の間に係合しうる段差（凸部）を備えた形状に予め加工されている。なお図２（ａ）〜（ｆ）に示したシール部材は互いに形状が異なっているが、表示の煩雑を避けるためにいずれも同一の符号３３で示した。また、図２は図１におけるシール部材３３と同様の切断面における断面図であるが、略筒状のシール材を切断して現れる２つの断面の内、一方のみを表示したものである。シール材３３をこのような形状とすれば、上述した加圧時に透光性基板１１とスペーサ部材３１が偏芯した状態に固定されるのが防止され、かつ透光性基板１１の傾きを防止することができる。なお、スペーサ部材は、封着時に偏芯しないように治具等で一次的に固定する等の手段をとれば、図２（ｇ）に示すような単なる断面矩形のリング状であっても実用上満足し得る封着効果は得られる。
【００４１】
陰極基板１の上に形成された電極配線４ａの上には、スペーサ部材３１の周囲であって、かつシール材補強枠３４の下側の位置に、絶縁枠６０が配設されている。この絶縁枠６０は、封止金属部であるシール材３３と電極配線４ａが短絡しないように設けられている。なお、電極配線４ａは、絶縁保護膜４ｂに覆われており、他の電極類等とは無用な導通が生じないようにはなっているが、仮にこの絶縁保護膜４ｂが薄くても絶縁枠６０を設けておけばシール材３３と電極配線４ａの絶縁はより確実に保持される。
【００４２】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、上部外囲器３０を構成するスペーサ部材３１と下部外囲器５０（図では第２の例における下部外囲器５０の一部である下部外囲器壁部５０ｂ）は、陰極基板１の上面と下面にそれぞれ封着される部分の外周形状が実質的に同一の円形であり、陰極基板１に直交する方向から見て、その全周にわたり少なくとも一部（符号７０で示す部分）が重なり合うように、陰極基板１を挟んで対面する位置関係で陰極基板１に封着されている。かかる寸法・形状・位置関係において、図示しない適切な治具を用いることでスペーサ部材３１と下部外囲器５０を陰極基板１の上面及び下面にそれぞれ固着すれば、この固着工程時に陰極基板１に加わる圧力を均等に分散することができ、陰極基板のクラックや破損を防ぐことができる。
【００４３】
図３（ｄ）及び（ｅ）は、陰極基板１に直交する方向から見て、下部外囲器５０（図では第２の例における下部外囲器５０の一部である下部外囲器壁部５０ｂ）の陰極基板１に対する封着部分が、上部外囲器３０を構成するスペーサ部材３１の陰極基板に対する封着部分よりも内側にあり、かつ両封着部分の間隔が周方向に沿って一定の規則性を有するように、スペーサ部材３１と下部外囲器５０が陰極基板１を挟んで対面する位置関係で陰極基板１に封着されている場合である。ここで、一定の規則性とは、（ｄ）では等間隔であり、（ｅ）では円形の封着部を有するスペーサ部材３１に対して下部外囲器５０（図では第２の例における下部外囲器５０の一部である下部外囲器壁部５０ｂ）の封着部分がこの円形の内側に配置される正方形であって両者は中心を一致させている場合に得られる関係である。かかる場合にも、前記固着工程時に陰極基板１の特定部分に圧力が集中して加わることが防止され、上述した図３（ａ）〜（ｃ）の場合と略同一の陰極基板のクラックや破損を防ぐ効果が得られる。
【００４４】
図１に示したように、下部外囲器５０は端面側が開口した円筒形又は角筒形の凹形状の蓋部材であり、中心軸付近には排気管を有する排気口５６が設けられており、シール材５２により前述した図３の位置関係で陰極基板１の下面に固着されている。また下部外囲器５０の内部には通電ゲッタ５１が収納されている。この通電ゲッタ５１は直線状の芯線の周りにゲッタ物質が被着されているものであり、ゲッタ物質の両端から一対の通電端子（通電する為のリード線）５３が軸線を一致させて突出している。この通電端子５３が、下部外囲器５０と陰極基板１との封着部であるシール材５２を気密に貫通して外部に導出されており、通電ゲッタ５１に外部から通電することができるようになっている。
【００４５】
なお、上述のような構造で下部外囲器５０内の所定位置に通電ゲッタ５１を配置するためには、下部外囲器５０を陰極基板１の下面に封着する際に、下部外囲器５０の開口した端面の上に通電端子５３が引っ掛かるように通電ゲッタ５１を掛け渡し、その状態で通電ゲッタ５１のゲッタ物質の位置を決め、そのまま封着する。ここで、封着時に通電ゲッタ５１がバランスを崩して位置ずれしないようにするため、通電端子５３が下部外囲器の封着位置で均等な配置となるようにし、加圧時に加圧力が均等に加わってがたつきがなくなるようにするとよい。
【００４６】
あるいは、図４に示すように、一対の通電端子５３，５３に対して均等である一対の位置で封着部分を貫通するように一対の支持フレーム５９，５９を設けてもよい。この図示の例では、円形の下部外囲器５０に対して、一対の通電端子５３，５３と一対の支持フレーム５９，５９を円形の下部外囲器５０の周方向に沿って中心角度で４５度の間隔となるような半径の位置に配置した。このようにすれば、封着部のシール材５２の厚さをさらに均等にでき、封着時の加圧力の分散化がさらに確実になる。一対の支持フレーム５９，５９は、封着時には外囲器の外側で通電端子５３，５３と図示しない共通のフレームに接続されており、下部外囲器５０の円形の封着領域に対する位置決めが容易であるが、封着作業完了後にはフレームから切断する。支持フレーム５９，５９は通電ゲッタ５１には接続されておらず、ゲッタ活性化のための通電には関与しない。
【００４７】
上下両外囲器内の雰囲気は貫通孔１ａにより同一となっており、排気管を通して内部雰囲気を高真空状態にした後、排気口５６をガスバーナなどの加熱により溶融し封着する。その後通電端子５３に通電することで活性ゲッタ膜５５を下部外囲器内に形成する。この活性ゲッタ膜５５が外囲器内に残留したガスを吸着して外囲器内の真空度を保持乃至向上させる。
【００４８】
本例の平面型撮像装置の製造工程を、各部材の組み立て工程を中心に説明する。
陰極基板１に電子放出部２ａを形成する。上部外囲器３０の透光性基板１１に透明電極１２および光電変換膜１３を構成する。陰極基板１に上部外囲器３０のスペーサ部材３１を固着する。陰極基板１に下部外囲器５０を固着する。透光性基板１１とスペーサ部材３１の間にシール材３３（封止金属部）を介在させた状態で陰極基板１及び下部外囲器５０の少なくとも一方と、透光性基板１１とを、相手方に向けて相対的に押圧して上部外囲器３０を封止する。ここで環状のシール材補強枠３４は、均一な加圧下で上記封止作業を行うために有効である。
【００４９】
次に、本発明の実施の形態の第２の例を図５を参照して説明する。
図１の平面撮像装置は、下部外囲器５０は予め容器状に作製されているが、上部外囲器は透光性基板１１とスペーサ部材３１をシール部材３３で組み立て時に封着する上部外囲器圧着形であった。これに対し、第２の例の平面型撮像装置は上下両外囲器ともにシール部材を用いて封着する構造の上下両外囲器圧着形である。
【００５０】
即ち、図５に示すように、下部外囲器５０は、陰極基板１の下面に封着された環状（乃至筒状）の下部外囲器壁部５０ｂと、下部外囲器壁部５０ｂの開口を塞ぐ下部外囲器基板５０ａと、下部外囲器壁部５０ｂと下部外囲器基板５０ａの間を封止するシール部材５７を有している。下部外囲器壁部５０ｂと下部外囲器基板５０ａは絶縁性材料からなり、シール部材５７は前記シール部材３３と同材質からなる。
【００５１】
下部外囲器５０内にはゲッタ５１が設けられている。ゲッタ５１は一対の通電端子５３を有するが、第１の例におけるゲッタ５１と異なり、２本の通電端子はゲッタ５１の長手方向と直交する同方向に曲げられて全体としてコ字状に成形されている。このゲッタの２本の通電端子５３は、下部外囲器基板５０ａに形成された２個の貫通孔を介して外囲器外に導出されている。通電端子と貫通孔の隙間はシールガラスなどのシール材料５４によって気密に充填されている。
【００５２】
上部外囲器の構成は第１の例と同一であり、図１と同一の符号を付して説明を省略する。
【００５３】
本例の平面型撮像装置の製造工程を説明する。
陰極基板１の上面に電子放出部２ａを形成する。また、上部外囲器３０の透光性基板１１に透明電極１２および光電変換膜１３を構成する。次に、陰極基板１に上部外囲器３０のスペーサ部材３１を固着する。次に、陰極基板１の下面に下部外囲器５０の下部外囲器壁部５０ｂを固着する。そして、上部外囲器３０の透光性基板１１とスペーサ部材３１の間及び下部外囲器５０の下部外囲器基板５０ａと下部外囲器壁部５０ｂの間にそれぞれシール部材３３，５７を介在させた状態で、透光性基板１１と下部外囲器基板５０ａを相手方に向けて相対的に押圧する。これにより、上部外囲器３０と下部外囲器５０を同時に封着することができる。
【００５４】
本例の平面型撮像装置の製造工程における上部外囲器３０と下部外囲器５０を封止する工程は、少なくとも一方は高真空雰囲気中において行なう。これによって上部外囲器３０と下部外囲器５０の内部は高真空状態に保持される。封着後、ゲッタ５１を用いて下部外囲器５０の内面に活性ゲッタ膜５５を形成する点は第１の例と同一である。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態の第３の例を図６を参照して説明する。
図６の本例の平面撮像装置は、図５の第２の平面撮像装置からゲッタ５１及び下部外囲器基板５０ａの貫通孔を除いた他は、図５の平面撮像装置と同一構造である。よって、図５と同一の符号を付して構成の説明は省略する。
【００５６】
本例の平面撮像装置にゲッタがない理由は、本例の平面撮像装置の製造方法の特徴にある。本例の平面型撮像装置の製造工程を説明する。
図６（ａ）に示すように陰極基板１の上面に上部外囲器３０を封着し、下面には下部外囲器壁部５０ｂを固着する。次に高真空雰囲気中において、同図中に示すように陰極基板１の下部外囲器３０が封止される側（即ち下部外囲器壁部５０ｂの内側）に、ゲッタ保持基板５０ｃに取り付けたゲッタ部材５１を配置し、陰極基板１の下面に活性ゲッタ膜５５を形成する。次に、高真空雰囲気中に配置したままで、ゲッタ部材５１を取り除いてから、下部外囲器５０を封止する。なお、図５に示す例では下部外囲器基板５０ａの内面にも活性ゲッタ膜５５が形成されるが、本例では活性ゲッタ膜５５は陰極基板１の下面にのみ形成される。よって、ゲッタ部材５１は活性時にゲッタ物質を陰極基板１の下面のみに向けて放射するように構成されたものであればよい。
【００５７】
このような構成とすることにより、ゲッター部材のリード線が封止部分を通ることがないので、封止部分の気密性が向上する。また、リード線が封止部分を通ることがないので加圧力が不均一になることもなく、取り付け精度が向上する。また、ゲッター部材がない分、厚みを薄くすることも可能となる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、光電変換素子を上面内面に有し制御電極を内部に有する上部外囲器が電子放出源を有する陰極基板の上面側に封着され、下面側には下部外囲器が封着されて両外囲器が連通している平面型撮像装置において、上部外囲器を、陰極基板に封着材を介して固着されるスペーサ部材と封止金属部と透光性基板で構成した。そして、制御電極を、封止金属部を介して通電されるように封止金属部とスペーサ部材の間に挟持されるように配設した。さらに、上部外囲器と下部外囲器が、陰極基板に封着される部分の外周形状が実質的に同一であり、陰極基板に直交する方向から見て、その全周にわたり少なくとも一部が重なり合うように陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着した。または、上部外囲器と下部外囲器の一方の陰極基板に対する封着部分が、他方の陰極基板に対する封着部分よりも内側にあり、かつ両封着部分の間隔が周方向に沿って一定の規則性を有するように、上部外囲器と下部外囲器が陰極基板を挟んで対面する位置において陰極基板に封着してもよい。
【００５９】
このような本発明の構成によれば、従来の問題点が解決され、撮像装置の特性に影響を及ぼす陰極基板の変形や透光性基板の偏芯・傾きが防止され、平面型撮像装置を歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である平面型撮像装置の第１の例を示す断面図である。
【図２】第１及び第２の例において使用される軟質金属を用いるシール材の加工形状を示す模式的断面図である。
【図３】第１及び第２の例において上部外囲器と下部外囲器の各端面が陰極基板を挟んで対峙する位置関係を示す模式的な部分断面図及び上面図である。
【図４】図１における（イ）−（イ）切断線における断面図である。
【図５】本発明の実施の形態である平面型撮像装置の第２の例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態である平面型撮像装置の第３の例の構成及び製造工程を示す断面図である。
【図７】（ａ）は従来の平面型撮像装置の基本構成を示す模式的斜視図、（ｂ）は同断面図である。
【図８】（ａ）は従来の平面型表示装置の基本構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の部分拡大図である。
【符号の説明】
１  陰極基板
１ａ  貫通孔
２ａ  電子放出部
４ａ  冷陰極アレイ電極配線
８  グリッド電極
１０  光電変換ターゲット部
１１  透光性基板
１２  透明電極
１３  光電変換膜
１５  信号取り出しピン
３１  スペーサ部材
３２  シール材（シールガラスなど）
３３  シール材（インジウムなどの軟質金属）
３４  シール材（インジウムなどの軟質金属）補強部
５０  下部外囲器
５０ａ  下部外囲器基板
５０ｂ  下部外囲器壁部
５０ｃ  ゲッタ保持基板
５１  ゲッタ
５３  ゲッタ支持体を兼ねる通電端子
５４  シールガラスなどのシール材料
５５  活性ゲッタ膜（ゲッタミラー）
５６  排気口（封止部）
６０  絶縁枠（絶縁ワニス）
７０  上部外囲器３０端面と下部外囲器端面が重なる部分
【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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