【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[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a flat-type image forming apparatus using an electron-emitting device such as a field emission cold cathode.
[0002]
[Prior art]
In recent years, field emission cold cathodes have been actively developed by utilizing advanced semiconductor processing techniques, and applications to flat-type image forming apparatuses have been promoted. A flat-type image forming apparatus using a field-emission electron-emitting device is a light-emitting type, unlike a liquid crystal display device, and can reduce power consumption based on the fact that a backlight is not required. It has features such as wide, fast response speed, and the like.
[0003]
As such a flat-type image forming apparatus, for example, the one shown in FIG. 4 is known. FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of a portion circled in FIG. 4A. In this image display device, a silicon dioxide film 3 having a large number of cavities 2 is formed on a silicon substrate 1 as a rear plate, and a gate electrode 4 made of molybdenum, niobium or the like is formed on the silicon dioxide film 3. Is formed. On the silicon substrate 1 inside the cavity 2, a field emission type electron-emitting device 5 made of cone-shaped molybdenum or the like is formed as an electron source.
[0004]
Further, a transparent substrate (face plate) 6 made of a glass substrate or the like is arranged in parallel so as to face the silicon substrate 1 having a large number of electron-emitting devices 5 at a predetermined interval, and these are surrounded by a vacuum. The vessel 7 is constituted. A phosphor screen 8 is formed on a surface of the transparent substrate 6 facing the electron-emitting device 5. Further, a support member 9 is provided between the substrates 1 and 6 to support the atmospheric pressure load applied to the silicon substrate 1 and the transparent substrate 6.
[0005]
In the above-described flat-panel image display device, an electron beam emitted from a large number of electron-emitting devices 5 is applied to the phosphor screen 8, and the phosphor screen 8 emits light to form an image. In such an image display device, the size of the electron-emitting device 5 is on the order of micrometers, and the distance between the silicon substrate 1 and the transparent substrate 6 can be on the order of millimeters. Therefore, higher resolution, lighter weight, and thinner thickness can be achieved as compared with a cathode ray tube (CRT) currently used as a television or a computer display.
[0006]
In the flat-type image forming apparatus having the above-described structure, the degree of vacuum inside the apparatus needs to be maintained at, for example, 10 −7 to 10 −8 Torr.
[0007]
In a conventional CRT or the like, a desired degree of vacuum is maintained by activating a getter provided inside after sealing and adsorbing a gas emitted from an inner wall during operation to the getter. Attempts have been made to apply such a high degree of vacuum and maintain the degree of vacuum with a getter material to a flat-type image forming apparatus.
[0008]
By the way, in a flat-panel image forming apparatus using a field emission type electron-emitting device, the volume of a vacuum container formed by a rear plate, a face plate, and a support frame is significantly smaller than that of a normal CRT. On the other hand, the area of the wall surface for releasing gas does not decrease. For this reason, when the same amount of gas is released as the CRT, the pressure increase in the vacuum vessel becomes extremely large. For this reason, the role of the getter material is particularly important in the flat plate type image forming apparatus, but the position where the conductive getter film is formed is limited in order to prevent a short circuit of the wiring and the like.
[0009]
To cope with such a point, it has been proposed to arrange a getter material on the outer peripheral portion of the vacuum container outside the image display region and form a getter film on the outer peripheral portion which does not affect the image display region. See JP-A-5-151916 and JP-A-4-289640. However, in such a method of arranging the getter film, the gas generated in the image display area cannot be effectively adsorbed by the getter film formed on the outer peripheral portion, so that the degree of vacuum in the vacuum vessel cannot be maintained for a long time. There is a problem.
[0010]
For this reason, formation of the getter film in the image display area has been studied. For example, JP-A-8-22785 describes that an evaporable getter is provided on the inner wall surface of an image display area.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the flat type display device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-22785, in which an evaporable getter is provided on the inner wall surface of the image display area, the evaporable getter is generated from the inner wall of the image display area. Adsorb gas. However, the getter material formed on the outer periphery of the image display area needs to adsorb the gas generated from the image forming member outside the image display area in addition to the gas generated from the inner wall of the image display area. The getter material formed on the outer peripheral portion of the image display area is easily deteriorated, and the gas adsorbing ability cannot be maintained for a long time.
[0012]
The present invention has been made to address such a problem, and reduces the deterioration of the getter material formed on the outer peripheral portion of the image display area and reduces the luminance of the metal back layer by limiting the thickness of the metal back layer. It is an object of the present invention to provide a flat image forming apparatus capable of maintaining the inside of a vacuum vessel as an envelope in a high vacuum state for a long period of time without generating the image.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the flat image forming apparatus according to the present invention is characterized in that a rear plate on which electron-emitting devices are formed and a face plate having a phosphor screen, a metal back layer, and a getter material are arranged at a distance. A flat-type image forming apparatus disposed to face each other,
The metal back layer and the getter material are a planar image forming apparatus having a thickness difference between a central portion and an outer peripheral portion of an image display area,
The getter material is a planar image forming apparatus in which the thickness of the outer peripheral portion is formed thicker than the central portion of the image display region,
The metal back layer is a planar image forming apparatus in which the thickness of the outer peripheral portion is formed thinner than the central portion of the image display region,
A planar image forming apparatus, wherein the getter material includes a first getter material that covers a metal back layer, and a second getter material that is stacked on the first getter material and has a different formation region.
The metal back layer is a planar image forming apparatus having a first metal back layer covering a phosphor screen, and a second metal back layer having a different formation region stacked on the first metal back layer. Yes,
A planar image forming apparatus in which a thickness of a region where the first metal back layer and the second metal back layer are stacked is 100 nm or less;
The first getter material and the second getter material are planar image forming apparatuses made of an alloy containing Ba as a main component,
The first getter material and the second getter material are also flat image forming apparatuses having the same components.
[0014]
(Action)
In the flat image forming apparatus of the present invention configured as described above, gas generated from the inner wall surface of the image display area is quickly absorbed by the getter material in the vicinity. Further, gas generated from the image forming member outside the image display area is adsorbed by the getter material formed on the outer peripheral part of the image display area. Further, since the getter material at the outer peripheral portion of the image display region is formed thicker than the central portion of the image display region, a large amount of gas generated from the inner wall of the image display region and the image forming member outside the image display region is removed for a long time. Has the ability to adsorb over a wide range. Therefore, it is possible to maintain the inside of the vacuum vessel as the envelope in a high vacuum state for a long period of time, and to provide a highly reliable planar image forming apparatus.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to FIG.
[0016]
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically illustrating an example of the configuration of the flat-type image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a central portion of an image display area and image display of the flat-type image forming apparatus according to the present invention. FIG. 4 is a plan view illustrating an outer peripheral portion of a region.
[0017]
10 is a face plate, 11 is a glass substrate, 15 is a phosphor screen, 16 is a phosphor layer, 17 is a black conductive material, 20 is a rear plate, 21 is a substrate, 22 is an electron-emitting device, 30 is a support frame, 50 is a metal back layer, 60 is a getter material, 70 is an image display area, 71 is a central part of the image display area, and 72 is an outer peripheral part of the image display.
The face plate 10 is formed by forming a phosphor screen 15, a metal back layer 50, and a getter material 60 on a glass substrate 11, and this portion becomes an image display area.
[0018]
The phosphor screen 15 is composed of only the phosphor layer 16 in the case of a black-and-white image display device. However, in the case of displaying a full-color image, the phosphor layers of the three primary colors of red, green and blue are formed in a stripe shape. It is formed continuously and has a structure separated by a black conductive material 17 therebetween. The black conductive material 17 is called a black stripe, a black matrix, or the like, depending on its shape.
[0019]
The rear plate 20 has a plurality of electron-emitting devices 22 arranged on a substrate 21 and is provided with appropriate wiring (not shown).
[0020]
The electron-emitting device 22 is a device that emits electrons by applying an appropriate voltage, and a field emission device (FED), a surface conduction electron-emitting device, or the like can be used.
[0021]
The support frame 30 hermetically seals the space between the face plate 10 and the rear plate 20.
[0022]
The metal back layer 50 and the getter material 60 formed on the face plate 10 characterize the present invention.
[0023]
The metal back layer 50 reflects light that travels in the direction of the rear plate 20 serving as an electron source, out of the light generated in the phosphor layer 16, and improves the luminance. Further, the metal back layer 50 provides conductivity to the image display area of the face plate 10 to prevent charges from being accumulated, and serves as an anode electrode for the electron source of the rear plate 20. The metal back layer 50 also has a function of preventing the phosphor layer 16 from being damaged by ions generated when the gas remaining in the face plate 10 and the vacuum vessel (envelope) is ionized by an electron beam. I have.
[0024]
The getter material 60 laminated on the metal back layer 50 adsorbs the gas generated from the electron-emitting device 22 and the face plate 10 and the gas generated from the image forming member outside the image display area to increase the degree of vacuum inside the vacuum container for a long time. It is something that is maintained. The lower limit of the thickness of the region where the metal back layer 50 and the getter material 60 are stacked must be equal to or more than the thickness having sufficient conductivity.
[0025]
In general, when a resistance value with respect to a current flowing in a length direction of a thin film having a thickness t, a width w, and a length 1 is represented by R, a “sheet resistance value” Rs expressed by a relationship of R = Rs (l / w) is defined. In order to have sufficient conductivity, this value Rs must be large. If the structure of the thin film is uniform, there is a relationship of Rs = ρ / t between Rs and the resistivity ρ of the material of the thin film, and therefore t must be somewhat thick.
[0026]
In addition, the upper limit of the thickness of the region where the metal back layer 50 and the getter material 60 are laminated must be such that the incident electron beam sufficiently transmits and reaches the phosphor.
[0027]
Metal back layer 50 and the thickness t and the incident electron amount I 0 of stacked are regions of getter material 60, transmission electron amount I t, say roughly between, I t = I t exp { - (t / I 0 )｝. I 0 is the mean free path of electrons in the material of the metal back layer 50 and the getter material 60 and is an amount determined by the material of the metal back layer 50 and the getter material 60 and the incident energy of the electrons. For example, the actual value is affected by various factors such as the ratio between the elastic scattering and the inelastic scattering and the microstructure of the film of the metal back layer 50 and the getter material 60, and must be experimentally determined.
[0028]
The metal back layer 50 is preferably formed, for example, with a thickness of 20 to 50 nm by using Al or the like by a vacuum evaporation method or a sputtering method.
[0029]
As the getter material 60, for example, Ba or an alloy mainly containing Ba can be used. As a forming means, it can be formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method, and its thickness is preferably 20 to 50 nm.
[0030]
The present invention is characterized in that the metal back layer 50 and the getter material 60 have a film thickness difference between the central portion 71 of the image display area and the outer peripheral portion 72 of the image display area.
[0031]
When a vacuum evaporation method is used as the formation method, the film thickness at the center of the image display area is large and goes outward by arranging the evaporation source only at the center of the image display area when forming the metal back layer 50. When the getter material 60 is formed, the thickness of the outer peripheral portion of the image display region is increased by disposing an evaporation source at the outer peripheral portion of the image display region. Can form a film having a small thickness distribution.
[0032]
This is because the getter material 60 needs to adsorb the gas generated from the electron-emitting device 22 and the phosphor layer 16.
[0033]
Further, the getter material formed on the outer peripheral portion 72 of the image display area needs to adsorb the gas generated from the image forming member outside the image display area in addition to the gas generated from the electron-emitting device 22 and the phosphor layer 16. For this reason, the getter material on the outer peripheral portion of the image display area is liable to be deteriorated. Therefore, the flat-type image forming apparatus of the present invention has a thicker getter material on the outer peripheral portion 72 of the image display area. It is.
[0034]
In addition, since the thickness of the getter material in the outer peripheral portion 72 of the image display area is reduced as described above, the brightness decreases as described above. The thickness of the metal back layer to be formed is made thin, and the total film thickness of the metal back layer 50 and the getter material 60 is set to 100 nm or less.
[0035]
The width of the outer peripheral portion 72 of the image display area depends on the distance between the face plate 10 and the rear plate 20, but can be, for example, 20 mm.
[0036]
Although not shown, the face plate 10 and the rear plate 20 are bonded to each other using a frit glass, a low melting point metal, or the like at a joint portion via a support frame 30, thereby forming a vacuum container as an envelope. Have been.
[0037]
Although not shown, a spacer, which is an atmospheric pressure support structure for making the space inside the vacuum vessel uniform, is provided.
[0038]
The flat-type image forming apparatus configured as described above has a long-term structure by forming the thickness of the outer peripheral portion of the image display area of the getter material 60 installed therein and further restricting the thickness of the metal back layer 50. Thus, a high-reliability flat-type image forming apparatus can be provided.
[0039]
(Example)
(Example 1)
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1A is a cross-sectional view schematically illustrating an example of the configuration of the flat-type image forming apparatus according to the present invention, and FIG. 1B is a diagram illustrating a central portion of an image display area and image display of the flat-type image forming apparatus according to the present invention. It is a front view explaining the outer peripheral part of the area | region. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a step of forming a metal back layer and a getter material in Example 1 of the flat-type image forming apparatus of the present invention.
[0040]
A phosphor screen 15, a metal back layer 50 and a getter material 60 are arranged on the inner surface of the face plate 10, and an electron-emitting device 22 serving as an electron source is arranged on an inner surface of the rear plate 20.
[0041]
The phosphor screen 15 is composed of a phosphor layer 16 and a black conductive material 17, and the phosphor layer 16 is formed by continuously forming three primary colors of red, green, and blue in a stripe shape for full-color display, and black between them. Separated by the conductive material 17.
[0042]
On the rear plate 20, an electron-emitting device 22 is formed on a substrate 21, and an electron beam emitted from the electron-emitting device 22 can cause the opposing phosphor layer 16 to emit light. In this example, a surface conduction electron-emitting device was used as the electron-emitting device 22.
[0043]
Now, as shown in FIG. 1A, in this device, a metal back layer 50 and a getter material 60 having a difference in film thickness are arranged at the center of the image display area and at the outer periphery of the image display area.
[0044]
First, a phosphor screen 15 and a metal back layer were formed on a glass substrate 11. However, the thickness of the metal back layer was set to about 20 nm to form the first metal back layer 51 shown in FIG. Note that the first metal back layer 51 was formed by a vacuum evaporation method.
[0045]
The face plate 10 formed up to the first metal back layer 51, the rear plate 20 formed with the electron-emitting devices 22, and the support frame 30 were put into a vacuum vessel having an internal pressure of 10 −7 to 10 −8 Torr. .
[0046]
In the vacuum vessel, on the phosphor screen 15 of the face plate 10, as shown in FIG. 2 (b), a region 20 mm inside the entire circumference from the image display region is defined as a central portion 71 of the image display region, and A second metal back layer 52 having a thickness of about 20 nm was formed on the portion 71 by a vacuum evaporation method.
[0047]
Thereafter, as shown in FIG. 2C, a first getter material using BaAl 4 powder as a raw material was formed in the image display region 70 by a mask vapor deposition method, and the thickness was set to 20 nm.
[0048]
Further, as shown in FIG. 2D, a region having an outer peripheral width of 20 mm of the image display region is set as an outer peripheral portion 72 of the image display region, and a second getter material made of BaAl 4 powder is used as an outer peripheral portion of the image display region. 72 was formed by a vacuum evaporation method, and the thickness was set to 20 nm.
[0049]
Then, the face plate 10 and the rear plate 20 were arranged to face each other with the support frame 30 interposed therebetween, and were bonded to each other with a low-melting glass at a joint portion to form an envelope. In addition, since the present apparatus has a thin flat plate shape, a spacer (not shown) is arranged so that bending does not occur.
[0050]
The face plate 10 and the rear plate 20 are sufficiently aligned so that the electron beam emitted from the electron-emitting device 22 causes the selected phosphor layer 16 to emit light. Then, it was taken out of the vacuum container.
[0051]
The getter material 60 thus created can quickly adsorb the gas generated from the image display area, and the gas generated from the image forming member outside the image display area is applied to the outer periphery of the image display area. Adsorbed by the formed getter material. Moreover, since the getter material formed on the outer peripheral portion of the image display area is formed thick, gas generated from the image display area and the image forming member outside the image display area can be adsorbed for a long time. Further, the metal back layer on the outer peripheral portion of the image display area is formed thin in order to prevent a decrease in luminance caused by stacking thick getter materials.
[0052]
Therefore, the inside of the envelope can be maintained in a high vacuum state and a high brightness for a long time, and a highly reliable flat image forming apparatus can be provided.
[0053]
(Example 2)
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a step of forming a metal back layer and a getter material according to a second embodiment of the flat image forming apparatus of the present invention.
[0054]
Example 2 was formed in the same manner as Example 1 except that the order of forming the first getter material 61 and the second getter material 62 was reversed.
[0055]
Until the second metal back layer 52 is formed, the second metal back layer 52 is formed in the same manner as in the first embodiment. Thereafter, the second getter material 62 is formed on the outer peripheral portion of the image display area, and the first getter material 61 is formed thereon. Formed. Thereafter, the same operation as in Example 1 was performed.
[0056]
Even when the flat image forming apparatus is configured as in the second embodiment, the inside of the envelope can be maintained in a high vacuum state and a high luminance for a long period of time in the same manner as in the first embodiment. An image forming apparatus can be provided.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the getter material laminated on the metal back layer of the image forming member has a thickness difference between the central portion and the outer peripheral portion of the image display area, and the getter material is formed thicker. By forming a thin metal back layer in the region, deterioration of the getter material can be reduced while suppressing a decrease in luminance.
[0058]
Therefore, the inside of the flat-type image forming apparatus can be maintained in a high-luminance and high-vacuum state for a long period of time, and a highly reliable flat-type image forming apparatus can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a cross-sectional view schematically showing a main part of a flat-type image forming apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view for explaining an image display area.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a step of forming a metal back layer and a getter material in Embodiment 1 of the planar image forming apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a step of forming a metal back layer and a getter material according to a second embodiment of the flat image forming apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a main structure of the flat-type image forming apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Face plate 11 ... Glass substrate 12 ... Phosphor layer 13 ... Black conductive material 20 ... Rear plate 21 ... Substrate 22 ... Electron emission element 30 ... Support frame 40 ... Planar image forming apparatus 50 ... Metal back layer 51 ... First metal back layer 52 ... Second metal back layer 60 ... Getter material 61 ... First getter Material 62: Second getter material 70: Image display area 71: Central part of image display area 72: Peripheral part of image display area