JP2000340140A

JP2000340140A - 気密容器

Info

Publication number: JP2000340140A
Application number: JP11145170A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Tanaka; 満田中; Yuji Uchida; 裕治内田; Mitsutoshi Atsu; 光利阿津
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】気密容器内の残留ガスを効率的に除去する。【解決手段】１は電界放出素子が設けられているカソ
ード基板、２はアノード電極が形成されているアノード
基板、３は上記アノード基板２とカソード基板１の対向
する空間２０を強化するために設けられている支柱であ
り、この支柱３によって空間２０を真空状態に吸引した
ときに、外圧によって両基板が接触し、真空空間が破壊
されないように突っ張りの役目を持たしている。４はカ
ソード電極部を示し、この電極部の上面に抵抗層５を介
して電子を放出するコーン状のエミッタ６，６，６が形
成されている。７は上面にゲート電極層８が形成されて
いる絶縁体層であり、この絶縁体層７のホール内に前記
エミッタ６が堆積蒸着されていることになる。支柱３は
カソード基板上の所定の位置に固着材１０によって固定
したものであり、この支柱３をカソード基板上に固着す
る際に使用されている固着材１０にゲッター作用を有す
る物質が混入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出素子を用
いた表示素子の外囲器に関わり、特に外囲器を真空状態
に維持する際に有用な気密容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

【０００３】表示装置として使用されている気密容器の
一例として、電界放出素子を用いた表示素子（Ｆield E
mission Display、ＦＥＤ）の断面図を図５に示す。こ
の図で、通常はガラス板によって形成されている前面基
板１００と、背面基板１０１は所定間隔をおいて対面し
ており、両基板１００、１０１の各外周緑の間はスペー
サ部材１０２で封止され、外囲器１０３を構成してい
る。前面基板１００の内面には透光性の陽極導体と蛍光
体を有する陽極１０４が形成され、背面基板１０１の内
面には電子源として冷陰極である電界放出素子１０５が
形成されている。

【０００４】この電界放出素子１０５は、背面基板１０
１の内面に形成された陰極導体と、陰極導体の上に形成
された絶緑層と、前記絶縁層の上に形成されたゲ一ト
と、前記絶縁層とゲートに形成された空孔内において陰
極導体の上に形成されたコ一ン形状のエミッタとを有し
ている。そして、前記陽極導体１０４に所定の陽極電圧
を印加するとともに、前記電界放出素子１０５の陰極導
体とゲートに所定の電圧を印加すると、上記エミッタの
先端から電子が放出され、これが陽極導体１０４に衝突
して蛍光体を発光させる。蛍光体の発光は、透光性の陽
極導体を通して前面基板１００の外側から観察される。

【０００５】前記表示装置の内部空間は極めて狭く設定
されているので、図示されていないが外囲器１０３の内
部には、大気圧に抗して前面基坂１００と背面基板１０
１の間隔を微少な所定間隔で保持するために、両基板１
００．１０１の間に所定の間隔を置いて複数の支柱を設
けることが必要になる。この支柱としては、通常ガラス
フアイバを所定の長さに切断して、気密容器を製造する
際に背面基板に仮止めしいる。

【０００６】また、図５に示されているように、前記表
示素子の外囲器１０３には、外囲器の内部に残留してい
るガスを吸着するゲッターを設けるために、ゲッタ一室
１１０が外囲器１０３に運通して設けられている。ゲッ
ター室１１０の内部には、ゲッター物質を充填したゲッ
ター１１１が設けられている。またゲッタ一室１１０
は、外囲器１０３内を真空状態に吸引するための排気菅
１１２が取り付けられている。そしてこの排気管１１２
によって内部を真空状態に吸引した後、排気管を封着
し、外部からの高周波誘導加熱によってゲッター１１１
の容器を局部的に加熱し、ゲッター物質が蒸発してゲッ
タ一室１１０の内面にゲッタ一膜が作られるようにして
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記したようにＦＥＤ
を使用した表示用の気密容器は、その外囲器を構成する
前記両基板の間隔が、各基板の厚さよりも微少となるよ
うに設定されている場合が多く、薄型の表示素子として
構成されていることを特徴としている。しかしながら、
外囲器に設けられたゲッター室は内部にゲッター支持具
を介して収納するために所定の大きさが必要になり、全
体としては蓮型にできないという問題が生じている。例
えば、外囲器本体の厚さは２．５ｍｍ以下であるのに対
し、ゲッター室及び排気管はこれよりも３〜４ｍｍも突
出してしまう。

【０００８】また、前述した従来のＦＥＤ等の外囲器で
は、真空となっている空間が極めて狭まく、かつその空
間が扁平であるため、ガスの排気コンダクタンスは非常
に小さい。そのため、発生したガスが滞留する確率が高
くなり、例えば、ゲッター室に連通している部分に近い
陽極等で発生したガスはゲッターによって比較的に吸着
されやすいが、連通部分から遠い外囲器内の陽極や陰極
部等で発生したガスは効率的にゲッターによって吸着し
にくいという問題があった。

【０００９】本発明は、かかる気密容器において、外囲
器内で発生するガスを効率的に吸着して、電子放出能力
や、発光効率が劣化しないようにすると共に、放電現象
が生じないようにした気密容器を提供することを目的と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の気密容器はアノ
ード電極が設けられている第１の基坂と、電子放出素子
が設けられた第２の基板と、前記第１，及び第２の基板
を空間を介して対向するために設けられている支柱を備
えている気密容器において前記支柱がゲッター効果を有
する材料が混合された固着材によって第１，または第２
の基板のいずれか一方又は双方に、固定されていること
を特徴とするものである。

【００１１】前記ゲッター材料はＴiＯ2、ＺnＯ2とされ
ており、そのもの自体が固着材として使用できると共
に、また、このような材料がポーラス状のとなるように
固着材に混合して、ゲッタ効果をさらに向上させること
ができる。また、前記アノード電極に蛍光材が塗布さ
れ、前記電子放出素子として電界放出型のエミッタが形
成されることによって電界放出型の表示装置として使用
できるようにするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の１例を図１
を参照して説明する。この図において１は電界放出素子
が設けられているカソード基板、２はアノード電極が形
成されているアノード基板で、通常これらの基板はガラ
ス板とされているが、カソード基板１としては半導体基
板を使用することもできる。３は上記アノード基板２と
カソード基板１の対向する空間２０を強化するために設
けられている支柱であり、この支柱３によって空間２０
を真空状態に吸引したときに、外圧によって両基板が接
触し、真空空間が破壊されないように突っ張りの役目を
持たしている。また、両基板そのものが変形により破壊
されるのを防止している。

【００１３】４はカソード電極部を示し、この電極部の
上面に抵抗層５を介して電子を放出するコーン状のエミ
ッタ６，６，６が形成されている。７は上面にゲート電
極層８が形成されている絶縁体層であり、この絶縁体層
７のホール内に前記エミッタ６が堆積蒸着されているこ
とになる。１個のエミッタは１μm程度の空間に設けら
れ、このようなエミッタがカソード基板上に半導体製造
技術を使用して多数設けられることによって、所定の大
きさの冷陰極源となり表示装置を形成することができ
る。

【００１４】アノード基板側２にはストライプ状に形成
されている透明なアノード電極９ａと、この透明なアノ
ード電極９ａに対して蛍光材９ｂが塗布されれており、
アノード電極９ａに高電圧を印加することによって、エ
ミッタ６から放出された電子を照射し、所定の箇所の蛍
光材９ｂを発光するようにしている。蛍光材はカラー表
示の場合は分割されたストライプ状のアノード電極に対
してＲ、Ｇ、Ｂ色の蛍光材が使用され、同じくストライ
プ状に形成されているカソード電極や、ゲート電極をマ
トリックス駆動することによってカラー表示もできる。

【００１５】上記支柱３は例えばフアイバガラスを所定
の寸法で切断したものを、カソード基板上の所定の位置
に固着材１０によって固定したものであり、表示基板の
大きさや厚みによってその本数が異なるが、通常は一つ
の容器内に数百本から数千本の支柱３が所定の間隔を介
して容器を製造する前に植設されている。そして、アノ
ード基板２とカソード基板１を封着して気密容器とされ
た後に、真空状態に引くことによって、支柱３の位置が
外気圧によって固定されることになる。

【００１６】本発明の実施例では、この支柱３をカソー
ド基板上に固着する際に使用されている固着材１０はシ
リカを含む溶液、例えばアエロジル（商品名）にゲッタ
ー作用を有する物質をシリカに代えて混入しておき、そ
の後に基板の封着及び真空吸引が行われるようにする点
に特徴を有する。ゲッタ材料としては酸化チタンＴｉＯ
2、ＺｎＯ2などが使用されるが、そのほかにＨまたはＯ
を吸着するよう物質であれば他の化学物質を混入するこ
ともできる。そしてこのような物質を固着溶液に溶解さ
せて水溶液として支柱に塗布する。塗布溶液内のゲッタ
ー材の濃度は２〜５WT％とされるが、この固着材溶液は
封着工程で蒸発して外部に吸引され、酸化チタンがゲッ
ター物質として残る。支柱３を固定する固着材は、カソ
ード側基板だけでなくアノード側基板、または両方基板
側に塗布されるようにしてもかまわない。

【００１７】上記固着材１０に混入されたゲッターの吸
着作用を効果的に引き出すためには形成した基板を少な
くとも４００度Ｃ以上の焼成工程にかけることが有効で
ある。すなわち、この焼成工程によってＴｉＯ2がＴｉ
Ｏ、またはＴｉに還元されゲッタ効果を高くすることが
できる。

【００１８】また、固着材１０に混合されるゲッターを
ポーラス状（凹凸状）の表面となるように加工すること
によって吸着面積をできるだけ大きくすることにより、
ゲッタの吸着作用を増加するようにすることも好まし
い。なお、固着材１０はエミッタ６からの電子が直接、
固着材に衝突しないように支柱の下から1/4〜1/3の部分
に形成することが好ましい。また、アノード基板とカソ
ード基板を所定の間隔を置いて封着する際にスペーサ１
０２の部分となる容器の側壁に排気口を設けておき、こ
の排気口から内部を真空に引いた後に容器を封着して気
密空間となるようにすれば、ゲッタ室を無くすることが
できる。

【００１９】図２は本発明のようにゲッターを混合した
固着材によって支柱３を固定した容器で表示装置とした
場合と、このようなゲッタ材を含まない支柱によって構
成されている容器を表示装置とした場合の電子の残存率
を示したライフテストである。この図で残存率は初期輝
度に対する連続点灯時間後の輝度比を示しており、この
図に示すように横軸に時間、縦軸に電子放出状態を示す
Ｉａ残存率（％）をとって、例えばアノード電極に７０
０Ｖ、電流０．６、駆動パルスのデューティ１／２６０
としたときにＩａ残存率がどのように変動するかを示し
ている。

【００２０】○および△で示すゲッター作用のない支柱
を使用したサンプルと、支柱の固着材にゲッターが混入
されているサンプル●および▲の特性から、明らかに支
柱の固着材にゲッターが混合されているものがＩａ残存
率の低下が低くなっておりライフタイムが長くなること
を予測することができる。

【００２１】また、図３に示すように縦軸は蛍光体の輝
度の残存率Ｌを示したものであり、この残存率が高くな
ると使用時間に対し輝度の低下が少ないことを示す。こ
の場合も支柱の固着材のゲッタ材料が混合している場合
のサンプル○と△と、このようなゲッタ材料が混入され
ていない場合のサンプル●と▲の場合を比較してみても
本発明の容器構造のものがライフタイムが向上している
ことがわかる。

【００２２】図４は投入された電荷の積算量を横軸と
し、この積算電荷量に対する輝度残存率を縦軸に示した
ものである。この図から輝度残存率が５０％になる値を
みると、ゲッタ作用のない支柱を用いた○と△の特性に
比べ、ゲッタ作用のある支柱を用いた●と▲の特性は
１．８倍残存率が高くなっており、本発明の気密容器を
採用することによって、より長寿命化が達成されること
を示している。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、ガスを発生する陽極や
陰極に設けられた気密容器の内部にゲッター機能を有す
る固着材によって支柱を植設するようにしたので、気密
容器の耐圧性能を高めるとともに、扁平な空間内に残留
する残留ガスを広範囲で吸着することによって効率的に
気密容器内の真空度を長時間にわたって維持することが
できる。これによって、従来気密容器に設けられていた
厚いゲッタ室が不要になり、表示装置としては極めて薄
い容器とすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の一例の断面図である。

【図２】従来のＦＥＤと本発明のＦＥＤの電子放出能力
を示すグラフである。

【図３】従来のＦＥＤと本発明のＦＥＤ残存率を比較し
たグラフである。

【図４】従来のＦＥＤと本発明のＦＥＤの積算電荷量に
対する輝度残存率を示すグラフである。

【図５】従来の扁平型の表示装置の容器の構造を示す断
面図である。

【符号の説明】

１カソード基板２アノード基板３支柱４カソード電極５抵抗層６エミッタ７絶縁層８ゲート層９ａアノード電極９ｂ蛍光材１０固着材２０真空空間

フロントページの続き (72)発明者阿津光利千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 CC07 CD04 JJ10 JJ17 5C036 EE19 EF01 EF06 EF09 EG02 EG31 EG50 EH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノード電極が設けられている第１の基
坂と、電子放出素子が設けられた第２の基板と、前記第１、及び第２の基板を空間を介して対向するため
に設けられている支柱を備えている気密容器において前記支柱が第１、または第２の基板の双方、またはいず
れか一方に、ゲッター効果を有する材料が混合された固
着材によって固定されていることを特徴とする気密容
器。
【請求項２】前記ゲッター材料はＴiＯ2、ＺnＯ2とさ
れていることを特徴とする請求項１に記載の気密容器。
【請求項３】前記固着材はポーラス状の材質によって
形成されていることを特徴とする請求項２に記載の気密
容器。
【請求項４】前記支柱はガラス材とされていることを
特徴とする請求項１、２、または３に記載の気密容器。
【請求項５】前記アノード電極に蛍光材が塗布され、
前記電子放出素子として電界放出型のエミッタが形成さ
れていることを特徴とする請求項１に記載の気密容器。
【請求項６】前記気密容器は電界放出型の表示装置と
して使用されることを特徴とする請求項５に記載の気密
容器。