(57)【要約】【課題】排気効率の高いスパッタイオンポンプ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。【解決手段】ＳＩＰ５０は、真空のポンプ容器５１、陰極５２、陽極５３、永久磁石６６、および第１磁性体５７を備えている。陰極５２および陽極５３はポンプ容器５１内に配置されている。永久磁石６６は、ポンプ容器５１の外側に陰極５２に対向して配置されている。第１磁性体５７は、ポンプ容器５１内で陰極５２と永久磁石６６との間に設けられ、永久磁石からの磁束を陰極へ導く。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空のポンプ容器と、
前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極と、
前記ポンプ容器の外側に前記陰極に対向して配置された永久磁石と、
前記ポンプ容器内で陰極と永久磁石との間に設けられ、前記永久磁石からの磁束を陰極へ導く磁性体と、
を備えていることを特徴とするスパッタイオンポンプ。
【請求項２】
前記磁性体は、前記陰極に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】
前記陽極は円筒状に形成され、前記陽極の軸方向両端にそれぞれ対向した一対の陰極を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項４】
前記各陰極は前記陽極に同軸的に設けられ、前記各陰極と永久磁石との間に前記磁性体が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項５】
前記磁性体は前記陽極および陰極と同軸的に設けられてい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。
【請求項６】
前記永久磁石と対向して永久磁石の外側に設けられ、閉磁路を形成した閉ループ状の他の磁性体を有していることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項７】
前記ポンプ容器はガラスにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のスパッタイオンポンプ。
【請求項８】
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前記蛍光面を励起する複数の電子放出素子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、
前記スパッタイオンポンプは、前記真空外囲器に取付けられているとともに真空のポンプ容器と、前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極と、前記ポンプ容器の外側に前記陰極に対向して配置された永久磁石と、前記ポンプ容器内で陰極と永久磁石との間に設けられ、前記永久磁石からの磁束を陰極へ導く磁性体と、を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記磁性体は、前記陰極に固定されていることを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記陽極は円筒状に形成され、前記陽極の軸方向両端にそれぞれ対向した一対の陰極を有していることを特徴とする請求項８または９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記各陰極は前記陽極に同軸的に設けられ、前記各陰極と永久磁石との間に前記磁性体が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記磁性体は前記陽極および陰極と同軸的に設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記永久磁石と対向して永久磁石の外側に設けられ、閉磁路を形成した閉ループ状の他の磁性体を有していることを特徴とする請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記ポンプ容器はガラスにより形成されていることを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか１項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。
【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表示装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記ＳＩＰの一例を挙げると、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。陰極はチタン板等により形成され、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。
【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】
【０００８】
上記ＳＩＰにおいて、磁性のポンプ容器を用いる場合、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、非磁性のポンプ容器の場合は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。  
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、排気効率の高いスパッタイオンポンプ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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係るスパッタイオンポンプは、真空のポンプ容器と、前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極と、前記ポンプ容器の外側に前記陰極に対向して配置された永久磁石と、前記ポンプ容器内で陰極と永久磁石との間に設けられ、前記永久磁石からの磁束を陰極へ導く磁性体と、を備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、本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前記蛍光面を励起する複数の電子放出素子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、前記スパッタイオンポンプは、前記真空外囲器に取付けられているとともに真空のポンプ容器と、前記ポンプ容器内に配置された陰極および陽極と、前記ポンプ容器の外側に前記陰極に対向して配置された永久磁石と、前記ポンプ容器内で陰極と永久磁石との間に設けられ、前記永久磁石からの磁束を陰極へ導く磁性体と、を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、排気効率の高いスパッタイオンポンプ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ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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ＦＥＤについての一例を、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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が形成されている。
【００１５】
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。
【００１６】
二酸化シリコン膜２６上には、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。
【００１７】
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。
【００１８】
図２ないし図４に示すように、真空外囲器１０の背面基板１２には、真空外囲器内部の放出ガスを排気するＳＩＰ５０が設けられている。ＳＩＰ５０は、非磁性材料、例えばガラスにより形成されたポンプ容器５１を有している。ポンプ容器５１は一端が閉塞された円筒形に形成されている。ポンプ容器５１は、ガラスからなる背面基板１２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は円盤状に形成され、チタン、タンタル等の金属で形成されている。陰極５２は円形の側面同士を所定の間隔を置いて対向している。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。
【００２０】
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。陽極５３は、ステンレス等の金属により円筒状に形成されている。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。一対の陰極５２は陽極５３の軸方向両端にそれぞれ対向して設けられている。各陰極５２は陽極５３に同軸的に設けられている。真空外囲器１０の外部に設けられた電源６０から貫通端子５６、５８を介して、陰極５２には相対的に負の電圧が印加され、陽極５３には相対的に正の電圧が印加される。
【００２１】
また、ポンプ容器５１の外側には、一対の永久磁石６６が装着され、陰極５２と対向して配置されている。ポンプ容器５１内には一対の第１磁性体５７が設けられ、永久磁石６６間に位置している。第１磁性体５７は、ポンプ容器５１内で陰極５２と永久磁石６６との間に設けられている。第１磁性体５７は円盤状に形成され、鉄等の磁性材料で形成されている。第１磁性体５７は、陰極５２に隣接して配置されている。この実施の形態において、第１磁性体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。第１磁性体５７は、陰極５２および陽極５３と同軸的に設けられている。第１磁性体５７を陰極５２に固定する際は、接着または溶接により行われる。上記のように構成された第１磁性体５７は、永久磁石６６からの磁束を収束するとともに陰極５２へ導く機能を有している。
【００２２】
ポンプ容器５１を囲むよう、永久磁石６６の外側には、閉ループ状として、例えば、環状の第２磁性体６７が装着されている。第２磁性体６７は永久磁石６６対向して設けられている。第２磁性体６７は、磁性材料で形成されている。この第２磁性体６７は、陰極５２、第１磁性体５７、および永久磁石６６とともに閉磁路７１を形成している。
【００２３】
上記のように構成されたＳＩＰによれば、動作時、陰極５２と直交する方向の磁束は、第１磁性体５７により収束される。そして、陰極５２と直交する方向の磁界は強化される。強化した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１０−８以下の高真空度に維持する。
【００２４】
なお、図４に示すように、陰極５２、第１磁性体５７、永久磁石６６、および第２磁性体６７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。
【００２５】
以上のように構成されたＳＩＰによれば、第１磁性体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。第１磁性体５７は永久磁石６６からの磁束を陰極５２に導くため、第１磁性体をポンプ容器５１内に設けない場合と比較して、陰極と直交する方向の磁界は強化される。このため、ポンプ容器５１の壁の厚み等に起因し、永久磁石６６および陰極５２間の距離が長くなっても、有効な磁界を得ることができる。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。
【００２６】
永久磁石６６の外側に閉ループ上の第２磁性体６７を設け、永久磁石、第１磁性体５７、および陰極５２と共同して閉磁路７１を形成することにより、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ＳＩＰ５０を使用する場合、大きな効果を発揮する。
【００２７】
さらに、上記ＦＥＤによれば、ＳＩＰ５０により真空外囲器１０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。この際、ＳＩＰ５０のポンプ容器５１を真空外囲器１０の一部によって形成することにより、組立て性の向上および装置全体の小型化を図ることができる。
【００２８】
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、上述した実施の形態では、閉磁路７１を形成する第２磁性体６７を設けたが、この第２磁性体を省略した場合でも、排気効率の高いＳＩＰを得ることができる。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。
【００２９】
ポンプ容器５１の形状は円筒形に限らず、箱形であっても良い。ポンプ容器５１を型抜きにより２次的に形成する場合、ポンプ容器の底面（真空外囲器１０に接続される面）をその上面よりも大きく形成することが望ましい。これにより、型を良好に抜くことができる。
【００３０】
電子放出素子２２は、電界放出型の電子放出素子に限らず、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良い。  
この発明は、ＦＥＤに限定されることなく、ＳＥＤ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】
【００３１】
【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。
【符号の説明】
【００３２】
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…第１磁性体、６６…永久磁石、６７…第２磁性体。
【図１】
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【図２】
2005293921.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005293921.tif 000006