JPH0822785A - フラット形表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蛍光面の励起手段として電界放出型陰極からな
る多数の電子源フラット形表示装置に関し、画面表示領
域内でのガス拡散を可及的に抑えて高真空状態を維持
し、表示を安定化することを目的とする。 【構成】蛍光膜１２を有した前面側のパネル１０と、蛍
光膜を選択的に励起する画面表示のための多数の電界放
出型陰極２５を有した背面側のパネル２０とが、真空間
隙３０を介して対向する構造のフラット形表示装置１で
あって、電界放出型陰極２５が配置された領域である画
面表示領域ＩＡ内の内壁面に、真空間隙に露出する蒸発
型ゲッタが設けられてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蛍光面の励起手段とし
て電界放出型陰極からなる多数の電子源（電子銃）を備
えたフラット形表示装置、及びその製造方法に関する。

【０００２】電界放出（冷陰極放出ともいう）を利用し
た表示装置（ＦＥＤ：ＦｉｅｌｄＥｍｉｔｔｅｒ Ｄｅ
ｓｐｌａｙ）は、高精細で高輝度の表示が可能であり、
次世代の表示デバイスとして注目されている。

【０００３】

【従来の技術】ＦＥＤは、微小間隙を介して一対のパネ
ルを対向配置し、それらパネルの周囲を封着した厚さ数
ｍｍ程度の偏平状の表示管である。前面側パネルの内面
に蛍光膜が設けられ、背面側パネル上に個々の画素毎に
ミクロンサイズの電界放出型陰極が配列されている。電
界放出型陰極の配列領域が画面表示領域である。

【０００４】ＦＥＤの製造に際しては、パネルの周囲の
封着と同時に、予め一方のパネルの周縁部の排気口に仮
止めしておいたチップオフ管を接着し、その後にチップ
オフ管を介して内部の排気を行う。そして、チップオフ
管を溶断して排気口を塞ぎ、内部の真空間隙を密閉す
る。

【０００５】このようなＦＥＤにおいて、電界放出型陰
極（以下では「エミッタ」という）が確実に機能するに
は、エミッタと蛍光面との間隙を少なくとも１０^-7〜１
０^-8Ｔｏｒｒのいわゆる超高真空に保つ必要がある。こ
のため、通常は、チップオフ管内に非蒸発型ゲッタ（バ
ルクゲッタ）が固定されている。

【０００６】また、従来において、前面側パネルの内面
に蛍光面（表示面）の全体を囲む溝を設け、その溝の中
にバルクゲッタを埋め込むことにより、バルクゲッタの
大容積化を図る手法が提案されている（特開平５−１２
１０１５号）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のようにバルクゲ
ッタを用いる場合には、その配置位置が限定されてしま
う。つまり、最も薄いバルクゲッタでも厚さが１５０μ
ｍ程度であり、１００μｍ程度の内部間隙にバルクゲッ
タを収めることはできない。

【０００８】したがって、使用中にガス放出の生じ易い
画面表示領域とゲッタ配置位置とが離れることになり、
画面表示領域の内壁から湧き出たガスが直ちに吸着され
ずに周囲に拡散し、蛍光面やエミッタの汚染、アーク放
電によるエミッタの破損が生じ易いという問題があっ
た。また、間隙が狭くガス流動のコンダクタンスが小さ
いので、画面表示領域内の真空度が局所的に損なわれ、
表示が不安定になるという問題もあった。

【０００９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、画面表示領域内でのガス拡散を可及的に抑え
て高真空状態を維持し、表示を安定化することを目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る装
置は、上述の課題を解決するため、図１に示すように、
蛍光膜を有した前面側のパネルと、前記蛍光膜を選択的
に励起する画面表示のための多数の電界放出型陰極を有
した背面側のパネルとが、真空間隙を介して対向する構
造のフラット形表示装置であって、前記電界放出型陰極
が配置された領域である画面表示領域内の内壁面に、前
記真空間隙に露出する蒸発型ゲッタが設けられてなる。

【００１１】請求項２の発明に係る装置は、前記蒸発型
ゲッタが、画面表示の各画素に対してほぼ均等に配置さ
れてなる。請求項３の発明に係る装置は、前記蒸発型ゲ
ッタが、前面側及び背面側の前記パネルのそれぞれの内
壁面に設けられてなる。

【００１２】請求項４の発明に係る装置は、前記画面表
示領域内に前記真空間隙の寸法を局所的に増大させる窪
みを有し、前記窪みの底部に前記蒸発型ゲッタが設けら
れてなる。

【００１３】請求項５の発明に係る装置は、前記真空間
隙を区画する隔壁を備え、前記隔壁の側面に前記蒸発型
ゲッタが設けられてなる。請求項６の発明に係るフラッ
ト形表示装置の製造方法は、真空中で前面側及び背面側
の前記一対のパネルの一方又は両方に前記蒸発型ゲッタ
を設けた後、真空状態を保持しながら前記一対のパネル
を対向配置して周囲を密閉するものである。

【００１４】請求項７の発明に係るフラット形表示装置
の製造方法は、真空中で前記一対のパネルの一方又は両
方に対して表面浄化処理を施した後、真空状態を保持し
ながら前記蒸発型ゲッタを設けるものである。

【００１５】

【作用】画面表示領域の内壁から湧き出た不純ガスは、
近辺の蒸発型ゲッタによって速やかに吸着される。

【００１６】各画素に対するゲッタ配置の均等化によ
り、画面表示領域の位置に係わらず一様にゲッタリング
が行われ、表示特性の均一性が保持される。両パネルを
真空中で封着して内部間隙を密閉すれば、大気圧下で封
着した後に内部の排気を行う場合とは違って、内部間隙
をコンダクタンスに関係なく高真空にすることができ
る。

【００１７】蒸発型ゲッタを底部に有した窪みの近辺
で、ガス放出によるアーク放電が生じた場合には、窪み
の中が周囲と比べて高真空になるため、その真空度勾配
によりガスが窪みへ流れ込み（拡散し）、アーク放電の
拡がりが抑えられる。

【００１８】

【実施例】図１は第１実施例のＦＥＤ１の構成を示す断
面図、図２はＦＥＤ１の内部構造を示す部分斜視図、図
３は電子源２２の構造の一例を示す図である。

【００１９】ＦＥＤ１は、ガラス板１１を基体とする前
面側パネル１０と、ガラス板（又はシリコン板）２１を
基体とする背面側パネル２０とから構成されており、フ
ルカラーのマトリクス表示が可能なフラット形表示装置
である。両パネル１０，２０は、約１００μｍの間隙を
設けて対向配置され、対向領域の周縁部が低融点ガラス
層３５によって封着されている。内部の間隙３０は１０
^-7〜１０^-8Ｔｏｒｒの真空であり、間隙寸法は図示しな
いビーズスペーサの点在配置によって均一化されてい
る。

【００２０】マトリクス表示のスクリーンとなる画面表
示領域ＩＡにおいて、前面側パネル１０の内面に蛍光膜
１２が設けられ、背面側パネル２０の内面に蛍光膜１２
を励起するためのエミッタ２５が配置されている。

【００２１】図２のように、蛍光膜１２の配置パターン
は、フルカラー表示のための３原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が一
方向について交互に入れ替わるストライプパターンとさ
れ、帯状の各蛍光膜１２とガラス板１１との間には、透
明導電膜からなる図示しないアノード電極が設けられて
いる。

【００２２】背面側パネル２０においては、ガラス板２
１上に配列されたカソード電極２３と、蛍光膜１２と同
一方向に延びるゲート電極２６とによって電極マトリク
スが構成されている。カソード電極２３及びゲート電極
２６は、絶縁層２４を介して交差し、その各交差部にマ
トリクス表示の単位発光領域を画定する電子源２２が形
成されている。単位発光領域の大きさは、例えば１００
μｍ角程度である。

【００２３】電子源２２は、図３のように、カソード電
極２３と電気的に一体化された円錐状のエミッタ（エミ
ッタティップともいう）２５、エミッタ２５を露出させ
る開口２６ａを有したゲート電極２６、及びエミッタ２
５の周囲に空隙を形成し且つゲート電極２６との絶縁を
保つための絶縁層２４から構成されており、実際には数
百以上のエミッタ２５を有する。電子源２２の形成方法
は公知であるので、ここではその説明を省略する。

【００２４】エミッタ２５とゲート電極２６との間に所
定の電圧を印加すると、エミッタ２５の先端部で電界放
出が生じる。したがって、例えばライン順次形式でカソ
ード電極２３とゲート電極２６とを選択し、特定の電子
源２２から電子ビームを射出させることにより、電子源
２２と対向する蛍光膜１２を選択的に発光させることが
できる。ＦＥＤ１では、マトリクス表示の１画素は、カ
ソード電極２３の延長方向に並ぶ３色の単位発光領域か
らなり、画素の表示色に応じて発光時間制御などによる
各色の階調表示が行われる。

【００２５】なお、カソード電極２３、ゲート電極２
６、及びアノード電極は画面表示領域ＩＡからパネル端
部まで導出され、これら電極を外部の回路と接続するた
めに、一方のパネルの電極導出部が他方のパネルに対し
て張り出すように、前面側及び背面側のパネルサイズと
重ね合わせ位置とが選定されている。

【００２６】さて、図１及び図２のように、ＦＥＤ１に
おいては、前面側パネル１０の各蛍光膜１２の間に、画
面表示領域ＩＡの全域にわたって均等に、帯状の蒸発型
ゲッタ（フラッシュゲッタ）１９が設けられている。

【００２７】蒸発型ゲッタ１９は、例えばＢａＡｌ₄ 粉
末を原料とし、被着面を部分的に覆うマスク蒸着法によ
って形成したバリウム薄膜であり、厚さは真空間隙寸法
と比べて十分に小さい１０００Å程度である。

【００２８】蒸発型ゲッタ１９によって、画面表示領域
ＩＡ内でのガス放出に対する迅速なゲッタリングが行わ
れる。その結果、ＦＥＤ１では、ガス拡散が局所化され
て内部の高真空状態が維持され、特にアーク放電を招く
大量のガス放出があってもアークが拡がらず、エミッタ
２５の破損が最小限に抑えられる。

【００２９】以上の構成のＦＥＤ１の製造に際しては、
ガラス板１１上に、蛍光体１２、封着用の低融点ガラ
ス、及びビーズスペーサをスクリーン印刷などによって
適当な順序で設けた後、真空中で表面浄化処理を施す。
表面浄化処理としては、ベーキング、電子照射、イオン
照射、紫外線照射、プラズマ処理などがある。また、水
素雰囲気中でのベーキングを加えてもよい。

【００３０】表面浄化処理に続いて、真空を保持した状
態又は水素雰囲気から大気に暴露することなく処理環境
を真空にした状態で、蒸発型ゲッタ１９を蒸着する。そ
して、蒸着後も真空状態を保持する。

【００３１】一方、背面側パネル２０についても、ガラ
ス２１上に電子源２２を含む電極マトリクスを設けた
後、前面側パネル１０と同様に表面浄化処理を施す。た
だし、上述の各処理に加えて、真空中で電子源２２を作
動させるエージングを行う。そして、エージング後も真
空状態を保持する。

【００３２】その後、真空状態に保たれた両側のパネル
１０，２０を、使用時の内部間隙の真空度である１０^-7
〜１０^-8Ｔｏｒｒの真空環境下に配置し、ホットプレー
ト加熱などにより周囲を封着して対向間隙を密閉する。
これにより、ＦＥＤ１が完成する。

【００３３】このように、表面浄化処理からゲッタ蒸着
を経て封着に至る一連の処理を実質的に真空中で連続的
に行うことにより、蒸発型ゲッタ１９が長期にわたって
有効に機能する清浄な真空間隙３０を形成することがで
きる。

【００３４】なお、ＦＥＤ１の製造には、各段階の処理
に適した複数の真空室とマニピュレータを含む搬送手段
とを備え、各真空室がロードロック機構で仕切られた製
造設備が好適である。

【００３５】図４は第２実施例のＦＥＤ２の構成を模式
的に示す平面図である。図４において、図１〜図３に対
応する構成要素には同一の符号を付してある。以下の図
においても同様である。

【００３６】ＦＥＤ２の基本構成は、上述のＦＥＤ１と
同一である。ただし、ＦＥＤ２では、画面表示領域ＩＡ
内の前面側及び背面側の両方に蒸発型ゲッタ１９，１９
Ｂが設けられている。

【００３７】すなわち、図４（Ａ）のように、前面側パ
ネル１０には、各蛍光膜１２の間に帯状の蒸発型ゲッタ
１９が設けられており、背面側パネル２０には、隣接す
る２×２個の電子源２２の中心に四角形状の蒸発型ゲッ
タ１９Ｂが設けられている。

【００３８】図５は第３実施例のＦＥＤ３の要部の構造
を示す斜視図である。ＦＥＤ３は、上述のＦＥＤ２と同
様に背面側パネル２０に、各電子源２２を四隅から囲む
ように、四角形状の蒸発型ゲッタ１９Ｃが設けられてい
る。ただし、ＦＥＤ３では、絶縁層２４の表層部に１０
μｍ程度の深さの四角形状の窪み２４ａが形成され、そ
の窪み２４ａの底部に蒸発型ゲッタ１９Ｃが設けられて
いる。

【００３９】これにより、窪み２４ａの近辺の電子源２
２でガス放出によるアーク放電が生じた場合には、窪み
２４ａの中が周囲と比べて高真空になるため、その真空
度勾配によりガスが窪み２４ａへ流れ込み、他の電子源
２２へのアーク放電の拡がりが抑えられる。

【００４０】図６は第４実施例のＦＥＤ４の内部構造を
示す斜視図である。ＦＥＤ４は、前面側パネル１０の各
蛍光膜１２の間に平面視形状が直線状の隔壁５１を有
し、背面側パネル２０に各電子源２２を囲む平面視形状
が格子状の隔壁５２を有している。これら隔壁５１，５
２によって、真空間隙３０が単位発光領域毎に等間隔に
区画され、クロストークのない（発光にじみのない）高
精細な表示が可能となる。

【００４１】そして、ＦＥＤ４では、隔壁５１の側面を
被覆するように蒸発型ゲッタ１９Ｄが設けられ、隔壁５
２の側面を被覆するように蒸発型ゲッタ１９Ｅが設けら
れている。これら蒸発型ゲッタ１９Ｄ，１９Ｅは、蒸着
に際して蒸発源に対してパネル１０，２０とマスクとを
斜め方向の位置に配置することにより容易に形成するこ
とができる。

【００４２】上述の実施例によれば、厚さ寸法に係る配
置スペースの制約がなく、吸着面積を大幅に増大するこ
とができる。このため、従来のように画面表示領域ＩＡ
を囲む深い溝を設けてバルクゲッタを埋め込む必要がな
くなり、画面表示領域ＩＡからパネル端部への電極の引
出しが容易になる。

【００４３】上述の実施例において、前面側パネル１０
についても、ガラス板１１のエッチングなどにより帯状
の窪み（溝）を設け、その中に蒸発型ゲッタ１９を設け
てもよい。また、蒸発型ゲッタ１９，１９Ｂ〜Ｅの形
状、配置位置は図示の例に限定されない。例えば、前面
側パネル１０において、蛍光膜１２を単位発光領域毎に
分割配置し、蛍光膜１２を除いて内面を覆うように蒸発
型ゲッタ１９を設けてもよい。

【００４４】上述の実施例において、パネル封着を低融
点ガラスによらず、メタルシールや陽極接合などの他の
方法によって行うこともできる。各部の材質、形状、大
きさ、配置関係などは用途に応じて適宜選定すればよ
い。背面側パネル２０の基体としてシリコン板を用いる
場合には、不純物拡散によってカソード電極２３となる
導電層を形成し、その後にシリコンのパターンエッチン
グにより円錐状のエミッタ２５を形成することができ
る。

【００４５】上述の実施例において、エミッタ２５の電
子放出面に蒸発型ゲッタを設ければ、ガスの離脱がなく
なって吸着のみとなることから、ガスの着脱に起因する
電界放出のノイズが低減され、アーク放電の誘発要因
（トリガ）も少なくなり、デバイス性能の向上を図るこ
とができる。

【００４６】

【発明の効果】請求項１乃至請求項５の発明によれば、
使用中にガス放出の起こり易い画面表示領域の中にゲッ
タが配置されるので、ガス拡散が可及的に抑えられて高
真空状態が維持され、表示を安定化することができる。

【００４７】請求項２の発明によれば、上述の効果に加
えて、画面表示領域内での電界放出特性のバラツキを防
止することができる。請求項６及び請求項７の発明によ
れば、蒸発型ゲッタの製造段階での汚染を防止し、且つ
蒸発型ゲッタが長期にわたって有効に機能する清浄な真
空間隙を有した表示装置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例のＦＥＤの構成を示す断面図であ
る。

【図２】ＦＥＤの内部構造を示す部分斜視図である。

【図３】電子源の構造の一例を示す図である。

【図４】第２実施例のＦＥＤの構成を模式的に示す平面
図である。

【図５】第３実施例のＦＥＤの要部の構造を示す斜視図
である。

【図６】第４実施例のＦＥＤの内部構造を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１，２，３，４ ＦＥＤ（フラット形表示装置） １２ 蛍光膜 １０ 前面側パネル ２０ 背面側パネル ２５ エミッタ（電界放出型陰極） ３０ 間隙（真空間隙） ＩＡ 画面表示領域 １９ １９Ｂ〜Ｅ 蒸発型ゲッタ ２４ａ 窪み ５１，５２ 隔壁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蛍光膜を有した前面側のパネルと、前記蛍
   光膜を選択的に励起する画面表示のための多数の電界放
   出型陰極を有した背面側のパネルとが、真空間隙を介し
   て対向する構造のフラット形表示装置であって、 前記電界放出型陰極が配置された領域である画面表示領
   域内の内壁面に、前記真空間隙に露出する蒸発型ゲッタ
   が設けられてなることを特徴とするフラット形表示装
   置。
2. 【請求項２】前記蒸発型ゲッタが、画面表示の各画素に
   対してほぼ均等に配置されてなることを特徴とする請求
   項１記載のフラット形表示装置。
3. 【請求項３】前記蒸発型ゲッタが、前面側及び背面側の
   前記パネルのそれぞれの内壁面に設けられてなることを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載のフラット形表示
   装置。
4. 【請求項４】前記画面表示領域内に前記真空間隙の寸法
   を局所的に増大させる窪みを有し、前記窪みの底部に前
   記蒸発型ゲッタが設けられてなることを特徴とする請求
   項１乃至請求項３のいずれかに記載のフラット形表示装
   置。
5. 【請求項５】前記画面表示領域内に前記真空間隙を区画
   する隔壁を備え、前記隔壁の側面に前記蒸発型ゲッタが
   設けられてなることを特徴とする請求項１乃至請求項３
   のいずれかに記載のフラット形表示装置。
6. 【請求項６】請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の
   フラット形表示装置の製造方法であって、 真空中で前面側及び背面側の前記一対のパネルの一方又
   は両方に前記蒸発型ゲッタを設けた後、真空状態を保持
   しながら前記一対のパネルを対向配置して周囲を密閉す
   ることを特徴とするフラット形表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】請求項６記載の製造方法であって、 真空中で前記一対のパネルの一方又は両方に対して表面
   浄化処理を施した後、真空状態を保持しながら前記蒸発
   型ゲッタを設けることを特徴とするフラット形表示装置
   の製造方法。