图像显示装置的制作方法

专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电子发射元件的图像显示装置。
背景技术：
作为电子源，将多个电子发射元件排列在平面基板上，使从电子源发射的电子束照射在对置基板上的作为图像形成部件的荧光体而使荧光体发光显示图像的平面形状的显示器中，必须在内藏有电子源和图像形成部件的真空容器的内部保持高真空。这是因为当真空容器内部产生气体而压力上升时，虽然其影响程度因气体的种类而异，但对电子源造成恶劣影响而使电子发射量降低，不能显示明亮的图像。
特别是在平面形状的显示器中，从图像显示部件产生的气体，在到达设置在图像显示区外的吸气剂之前聚集在电子源附近，局部压力上升与随之产生的电子源劣化是典型的问题。在日本专利申请特开平9-82245号公报中记载有在图像显示区内配置吸气剂，立即吸收所产生的气体而抑制元件的劣化和破坏的技术。另外，在日本专利申请特开2000-133136号公报中示出在图像显示区内设置非蒸发型吸气剂，并在图像显示区外配置蒸发型吸气剂的结构。此外，如日本专利申请特开2000-315458号公报所示，还研究了通过一系列的作业进行在真空腔内去气、形成吸气剂、封接(真空容器化)的技术。
在吸气剂中有蒸发型吸气剂和非蒸发型吸气剂，蒸发型吸气剂，对水及氧气的排气速度极大，但对氩气(Ar)这样的惰性气体，蒸发型吸气剂和非蒸发型吸气剂的排气速度都几乎为零。氩气受到电子束电离会产生正离子，由于正离子在用来使电子加速的电场中被加速并撞击电子源而损伤电子源。此外，根据场合的不同，也有在内部发生放电的场合，装置会受到破坏。
在日本专利申请特开平5-121012号公报中记载有将溅射离子泵与平面显示器的真空容器相连接，长时间维持高真空的方法。但是，由于强的磁铁是必需的，有时会因磁场使显示器的电子轨道弯曲，对图像产生影响。

发明内容
本发明正是鉴于这样的问题而完成的，其目的是提供一种在使用离子泵时，减小磁场的影响、图像形成区域内的亮度不均匀少、亮度随时间变化小的图像显示装置及其制造方法。
本发明是一种图像显示装置，包括真空容器，该真空容器具有其上排列有多个电子发射元件的电子源基板、以及与此电子源基板对置配置的具有荧光膜和阳极膜的图像形成基板，上述图像显示装置的特征在于离子泵和在上述电子源基板或上述图像形成基板上形成的开口部连接，由此上述离子泵的磁场形成单元的向上述电子源基板或上述图像形成基板垂直投影得到的影的位置不在图像显示装置的图像显示区域内。
还有，本发明是一种图像显示装置，包括真空容器，具有在其表面上排列有多个电子发射元件的、具有图像显示区域的背面基板；和与上述背面基板相对置地配置的、具有荧光膜和阳极膜的前面基板，以及与在上述背面基板上形成的开口部连接、在上述背面基板的背面上配置的、具有磁场形成单元的离子泵，其特征在于上述磁场形成单元向上述背面基板的背面上投影得到的正投影区域、与该背面基板的背面上的与上述图像显示区域对应的区域相互间有间隙。


图1为展示本发明的图像显示装置的一种方式的结构剖面图。
图2A、2B为展示本发明的图像显示装置的一种方式的结构剖面图。
图3为使用了本发明的图像显示装置的结构略图。
图4A、4B为说明电子源的示图。
图5为用来说明形成(forming)、激活工序的示图。
图6为制造图像显示装置用的真空处理装置的结构略图。
图7为说明真空处理室中的烘烤、吸气剂闪烁、封接工序的示图。
图8为说明比较例的结构的图。
图9为示出连通路的剖面的图。
图10为示出具有装有磁轭的磁铁的离子泵的示图。
具体实施例方式
本发明涉及一种图像显示装置，包括真空容器，该真空容器具有其上排列有多个电子发射元件的电子源基板、以及与此电子源基板对置配置的具有荧光膜和阳极膜的图像形成基板；该图像显示装置的特征在于离子泵和在上述电子源基板或上述图像形成基板上形成的开口部连接，由此上述离子泵的磁场形成单元的向上述电子源基板或上述图像形成基板垂直投影得到的影的位置不在图像显示装置的图像显示区域内。
本发明还涉及一种图像显示装置，包括真空容器，具有在其表面上排列有多个电子发射元件的、具有图像显示区域的背面基板；和与上述背面基板相对置地配置的、具有荧光膜和阳极膜的前面基板，以及与在上述背面基板上形成的开口部连接、在上述背面基板的背面上配置的、具有磁场形成单元的离子泵，其特征在于上述磁场形成单元向上述背面基板的背面上投影得到的正投影区域、与该背面基板的背面上的与上述图像显示区域对应的区域相互间有间隙。
此时，优选地，上述投影位置距离上述图像显示区域大于等于1mm，且上述间隙大于等于1mm。
根据本发明的构成，由于离子泵的磁场形成单元位于图像显示区域的外侧，磁场对从电子发射元件向荧光体发射的电子的轨道的影响极小。因此，可以提供即使在离子泵附近的显示部，与显示部中央相比亮度下降也极少的图像显示装置。
另外，通过使真空容器的开口部的中心轴和离子泵本体的中心轴的位置相偏离，可以使从电子发射元件到荧光体的电子轨道很难受离子泵的磁铁的影响。即使在这种场合下，由于离子泵的排气速度也很充分，也可以充分确保图像显示装置的寿命。
另外，在用立起部件形成连通路时，可以使离子泵的位置和开口部的位置有大的偏离，可以容易地降低离子泵的磁铁的影响。此时，利用立起部件可以在不降低到离子泵的导通性的情况下使离子泵排气。而且，由于即使使用立起部件，图像显示装置的深度也只增加到立起部件的最大上升量，所以可以提供小型且轻质、高可靠性的图像显示装置。
下面参照附图对优选实施例予以详细说明。利用图1至图7对本发明的图像评价装置进行说明。在以下的说明中，将电子源基板作为背板，将图像形成基板作为面板进行说明。
<离子泵设置位置的说明>
图1至图3为示出本发明的图像显示装置的结构的略图的一例。如图1所示，背板101，具有在透明玻璃基板的内侧(表面)上形成的上布线102、下布线103、作为形成电子发射部的电子发射部件的表面传导型电子发射元件(电子源)120，面板201，具有涂敷于透明玻璃基板的内侧(表面)上的荧光体膜202和作为阳极膜的金属背膜203和吸气剂膜204，支撑框105利用玻璃熔料106与背板101接合，离子泵209利用玻璃熔料106接合到背板101的排气口107，在真空中利用铟205等金属将支撑框105和面板201与加热封接而构成作为真空容器的外封壳。
离子泵209，具有阳极108、阴极109、阳极连接端子110、阴极连接端子111，把它们固定并内藏在离子泵框体112的内部，在框体112的外侧具有磁铁208。阳极连接端子110和阴极连接端子111，通过布线与离子泵驱动用的离子泵电源(未图示)连接。磁铁208是磁场形成单元，在本例中虽然使用了永磁铁，但也可以用电磁铁之类的磁场形成单元。
在本发明中，离子泵209的磁铁208设置在离开图像显示区域的位置上，在图像显示区域的上方、下方的背板和面板中的任一个上都存在。即，如图1所示，在把磁铁208向背板或面板垂直投影时，背板或面板的背面上形成的影的区域(即，正投影区域)不会进入图像显示区域150内。在此，图像显示区域是设置了电子源和与其对应的荧光体膜的区域，是发光并显示图像的区域。如果更详细地说，是由背板上排列的多个电子发射元件中、位于最外侧的电子发射元件的连线围成的区域，或由利用从位于上述最外侧的电子发射元件发射的电子使面板上的荧光体膜发光的象素的连线围成的区域。另外，垂线151是把磁铁208向背板和面板垂直投影时离图像显示区域最近的垂线。
在图像显示区域150和垂线151的最短距离为D时，优选地，D大于等于1mm，更优选地，D大于等于5mm。但是，由于如果距离越大则基板的尺寸越大，所以通常为小于等于25mm，优选地，小于等于20mm。
作为用来使离子泵的磁铁从图像显示区域离开的一个对策，可举出在真空容器内从图像显示区域充分分离的位置上设置开口部。但是，此时，真空容器内与图像显示无关的空间增大，从重量增加和保持真空上看，浪费多。
于是，在本发明的一个方式中，优选地，使设置在上述真空容器上的开口部107在横方向上偏离离子泵的中心。图1中，通过在开口部107上设置连通路220，把真空容器和离子泵连接起来。通过设置连通路，对于开口部107，可以在横方向上大幅度偏离离子泵的中心。尤其优选地，如图1和图9(用与图1的纸面垂直的面剖切的剖面图)所示，作为连通路，用背板或面板(图1示出了背板101的例子)的基板背面作为一个壁面，用立起部件210包围剩余的三个壁面，形成连通的空间。通过延长连通路，在开口部107的垂直方向上与立起部件210相对应，可以使磁场形成单元的位置从图像显示区域较大地分离。由背板或面板和立起部件构成的连通路的导路可以考虑排气的导通性等而适当确定。例如，图9中连通路内部高度优选为3mm～20mm，更优选为5mm～10mm。
通过这样地用连通路连接，无需增大真空容器内的空间，只要根据需要只增大背板或面板中的一个的尺寸即可。而且，只需略微增大立起部的高度，可以最小限度地增大装置的深度。
也可以把立起部件和离子泵框体112做成一体，也可以在一体化了的立起部件和离子泵框体112中制作离子泵的电极部，所以也可以不增加图像显示装置的深度而使用立起部件。
在本发明中，构成离子泵框体和连通路的立起部件的材料可从玻璃、陶瓷、金属等中适当选择。可用玻璃熔料与背板或面板接合的材料是优选的，从轻量化、小型化的观点看，用玻璃熔料接合玻璃板而成的玻璃结构体是适用的。
在本发明的不同的方式中，作为磁场形成单元的磁铁具有磁轭(继铁)。例如，如图2A所示，用可形成磁路的磁轭211覆盖离子泵。例如，如图10示意地所示，也可以从五个方向用磁轭211覆盖离子泵整体，也可以只在一个方向用桥结构从三个方向覆盖。另外，图10中省略了阳极连接端子、阴极连接端子的图示。由于通过设置磁轭可以限制磁力线的宽度，因此，如果从磁铁的端部下引到背板或面板的垂线151不进入图像显示区域150内，对图像的影响就会少。由于用磁轭可以提高有效部的磁通密度，也可以减薄磁铁。作为磁轭的材料可使用铁等的铁磁性材料。在设置了磁轭时，优选地，D大于等于3mm，更优选地，D大于等于7mm。但是，由于距离越大，基板的尺寸越大，所以通常小于等于30mm，优选地，小于等于20mm。而且，关于磁轭，也是优选地，以向电子源基板或图像形成基板垂直投影后的位置位于图像显示装置的图像显示区域的范围外的方式，还包含着磁轭从图像显示区域分离。如果从磁轭引出的垂线的末端位置和显示区域的最短距离为D′，优选地，D′大于等于1mm，更优选地，D′大于等于5mm。但是，由于距离越大基板的尺寸越大，通常小于等于30mm，优选地，小于等于20mm。
图2B是展示了在上述真空容器上设置的开口部107的中心轴从离子泵209的中心轴偏离了的形态的图。在该图中，与图2A相比，开口部107设置在图像显示部的附近。通过设置磁轭211可以减少磁力对图像显示区域的影响，但在图像显示区域的正下方有磁铁时，受磁力的影响显著，所以通过使离子泵209的中心轴从开口部107的中心轴偏离，构成为从磁轭端部向背板或面板引出的垂线的末端位于图像显示区域之外。通过使图像区域和开口部近接，可以减少真空容器的内部空间。而且，在图2A的开口部和图像显示部的位置关系中，由于如果使离子泵的中心轴从开口部107的中心轴偏离，会从图像显示部更偏离，所以可以更加减小磁场对图像的影响。
而且，支撑框105的位置离电子发射元件(电子源)120近时，为了像图1那样使离子泵209本体和开口部107分离，也可以用连通路设置到离子泵框体112空间的通路。
当然，也可以使用多个离子泵，也可以在面板侧设置。
<图像显示装置的整体说明>
下面，说明图像显示装置的整体。在图3中，从容器外端子(未图示)将调制信号输入通过下布线103，扫描信号输入通过上布线102施加电压，以高压端子Hv(未图示)施加高压来显示图像。离子泵209以排气口107和真空容器连接，通过离子泵电源(未图示)驱动的方式来进行放出气体的排气。在同图中，120是作为电子源的表面传导型电子发射元件，102、103是与表面传导型发射元件的一对元件电极相连接的上布线(Y方向布线)及下布线(X方向布线)。
图4A为示出设置于背板101上的表面传导型电子发射元件120及用来驱动同电子源的布线等的一部分的略图。在同图中，103表示下布线，102表示上布线，401表示将上布线102和下布线103电绝缘的层间绝缘膜。
图4B把图4A的表面传导型电子发射元件120的结构以从A到A′的剖面扩大示出，402、403是元件电极，405是导电薄膜，而404是电子发射部。
首先，对使用表面传导型电子发射元件的图像显示装置例予以叙述。
在图2A、2B和图3的结构中，使用钠玻璃、硼硅酸盐玻璃、石英玻璃、在表面上形成SiO2的玻璃基板以及氧化铝等的陶瓷基板等绝缘性基板作为背板101，并使用透明的钠玻璃等玻璃基板作为面板201。
作为表面传导型电子发射元件120的元件电极(与图4A、4B的402、403相当)的材料，使用一般的导电体，例如，可从Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pd等的金属或合金以及Pd、Ag、Au、RuO2、Pd-Ag等的金属或金属氧化物和玻璃等构成的印刷导体、In2O3-SnO2等透明导电体及多晶硅等半导体材料等之中适当选择。
元件电极的生成法，可通过使用真空蒸镀法、溅射法、化学气相淀积法等使上述电极材料成膜，利用光刻技术(也包含蚀刻、提离(liftoff)等加工技术)等加工成为所要求的形状，但也可以利用其它的印刷法制作。总之，只要是可以使上述元件电极材料的形状形成所要求的形状即可，不必特别关心制作方法。
图4A所示的元件电极间隔L，优选地，为从数百nm到数百μm。由于要求制作的再现性良好，更优选的元件电极间隔L为数μm至数十μm。元件电极长度W，根据电极的电阻值、电子发射特性等优选地，数μm到数百μm，并且，元件电极402、403的膜厚，优选地，从数十nm到数μm。另外，不仅是如图4B所示的结构，也可以是在背板101上以导电薄膜405、元件电极402、403的电极的顺序形成的结构。
导电薄膜405，为了获得良好的电子发射特性，特别优选地，为由微粒子构成的微粒子膜，其膜厚由对元件电极402、403的台阶覆盖性、元件电极402、403间的电阻值以及后述的通电形成条件等设定，优选地，0.1nm到数百nm，特别优选地，1nm到50nm。其电阻值，Rs为102～107Ω/□的值。另外，Rs是厚度t、宽度w、长度l的薄膜的电阻R，在R＝Rs(l/w)时得到的量。
另外，构成导电薄膜405的材料，可以举出的有Pd、Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W、Pb等金属，PdO、SnO2、In2O3、PbO、Sb2O3等氧化物，HfB2、ZrB2、LaB6、CeB6、YB4、GdB4等硼化物，TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC、WC等碳化物，TiN、ZrN、HfN等氮化物，Si、Ge等半导体，碳等等。
另外，此处所说的微粒子膜是多个微粒子集合形成的膜，作为其微细结构，不仅是指各个微粒子是分散配置的状态，而且是指微粒子相互间邻接或重合的状态(也包含岛状)的膜，微粒子的直径为0.1nm到数百nm，优选地，1nm到20nm。
导电薄膜405的制作方法，是通过在设置元件电极402、403的背板101上涂敷有机金属溶液并使其干燥而形成有机金属薄膜。此处所说的所谓有机金属溶液，指的是以形成上述的导电薄膜405的金属为主元素的有机金属化合物的溶液。
其后，对有机金属薄膜进行加热烧制处理，利用提离、蚀刻等进行构图而形成导电薄膜405。另外，作为导电薄膜405的形成法，说明的是利用有机金属溶液的涂敷法，但并不限定于此，也有利用真空蒸镀法、溅射法、化学气相淀积法、分散涂敷法、浸渍法、旋转涂敷法等等形成的。
电子发射部404，是在导电薄膜405的一部分上形成的高电阻的龟裂，通过称为通电形成的处理形成的。通电形成，是在元件电极402、403间利用未图示的电极进行通电，使导电薄膜405局部地发生破坏、变形或变质，使结构产生变化的处理。通电时的电压波形，特别优选的是脉冲波形，有连续施加脉冲波高值为一定的电压脉冲的场合和在增加脉冲波高值的同时施加电压脉冲的场合。电形成处理，并不限定于通电处理，也可以采用在导电薄膜405中产生龟裂等的间隔而形成高电阻状态的处理。
优选地，对通电形成结束的元件实施称为激活的处理。所谓激活处理，是使元件电流(在元件电极402、403间流过的电流)、发射电流(由电子发射部404发射的元件电流)显著变化的处理。例如，在包含有机物质等碳化合物气体的气氛中，与通电形成相同，可以通过重复脉冲的施加进行。此时的优选的有机物质的压力，由于因对元件进行配置的真空容器的形状及有机物质的种类等而异，可根据场合而适当进行设定。
通过激活处理，可由气氛中存在的有机物质，在导电薄膜405上淀积由碳或碳化合物构成的有机薄膜。
激活处理，在测定元件电流和发射电流的同时，例如，在发射电流饱和的时点结束。施加的电压脉冲优选地，利用图像显示时的动作驱动电压或比该电压大的电压进行。
在形成的龟裂内，也存在0.1nm到数十nm的粒径的导电微粒子。导电微粒子，包含构成导电薄膜405的物质的至少一部分的元素。另外，也有电子发射部404及其附近导电薄膜405具有碳及碳化合物的情况。
另外，作为表面传导型电子发射元件120，除了在背板101的面上形成平面形状的表面传导型电子发射元件120的平面型之外，也可以是在与背板101的垂直的面上形成的垂直型，另外，热阴极的热电子源、电场发射型电子发射元件等，总之，利用电子发射元件的图像显示装置为例时，只要是发射电子的元件，就没有特别的限制。
下面利用图3、图4A及图4B，对表面传导型电子发射元件120的排列以及向同一元件供给图像显示用的电(电力)信号的布线予以说明。
作为布线的例子是可以使用分别正交的两个布线(Y上布线102以及X下布线103，这种布线称为单纯矩阵布线)，表面传导型电子发射元件120的元件电极402、403分别是上布线102通过元件电极402连接，下布线103和元件电极403相连接。上布线102及下布线103可利用通过真空蒸镀法、网板印刷法、胶版印刷法等印刷法，溅射法等形成的导电性金属等构成，其材料、膜厚、宽度可适当设计。优选地，在其中使用制造成本便宜，安装容易的印刷法。
使用的导电性浆料，包含将Ag、Au、Pd、Pt等贵金属，Cu、Ni等非贵金属单独或将其任意组合的金属，在印刷机上印刷出布线图案之后，在大于等于500℃的高温下烧制。所形成的上下印刷布线等的厚度为数μm～数百μm左右。并且至少在上布线102和下布线103重合的部分，中间夹着印刷玻璃浆料并进行烧制(大于等于500℃)的厚度为数μm～数百μm左右的层间绝缘膜401进行电绝缘。
Y方向上的上布线102的端部，由于施加有作为用来根据输入信号对表面传导型电子发射元件120的Y侧的行进行扫描的图像显示信号的扫描信号，与作为扫描侧电极驱动工具的驱动电路单元电连接。另一方面，X方向的下布线的端部，由于施加有作为用来根据输入信号对表面传导型电子发射元件120的列的各列进行调制的图像显示信号的调制信号，与作为调制信号驱动工具的驱动电路单元电连接。
在面板201的内侧涂敷的荧光体膜202，在单色的场合是只由单一荧光体组成的，而在显示彩色图像的场合是利用黑色导电材料将发出红、绿、蓝的三原色光的荧光体分离的结构。黑色导电体，根据其形状的不同，称为黑带条、黑矩阵等等。作为制作方法，有使用荧光体浆料的光刻法或印刷法，通过构图形成所要求大小的像素而形成各个颜色的荧光体。
在荧光体膜202上，形成金属背膜203作为阳极膜。金属背膜203由Al等的导电性薄膜构成。金属背膜203，是用来对荧光体膜202发生的光之中朝向成为电子源的背板101的方向的光进行反射以提高亮度。另外，金属背膜203，对面板201的图像显示区域赋予导电性以防止电荷的蓄积，对于背板101的表面传导型电子发射元件120担当阳极的作用。
金属背膜203，具有防止由于面板201和图像显示装置内残留的气体受到电子束的电离而生成的离子而使荧光体膜202受到损伤的功能。
为了对金属背膜203施加高电压，与高压施加装置电连接。
支撑框105是用来将面板201和背板101之间的空间进行气密封接的部件。支撑框105与面板201是利用In(铟)205接合，与背板101是利用玻璃熔料106接合，从而构成作为外封壳的密封容器。另外，也可以利用In接合背板101和支撑框105。支撑框105，可以使用具有与面板201和背板101相同材质或与其热膨胀系数大致相同的玻璃、陶瓷或金属等。
支撑框105和离子泵框体112优选地在形成电子发射部404之前，即电形成、激活之前利用玻璃熔料106与背板101接合。另外，在利用In接合支撑框105和面板201的场合，优选地，在由面板201和背板101与支撑框105作成密封容器时进行连接。例如，利用玻璃熔料106把支撑框105连接到背板100上。
玻璃熔料，就其成分系统而言有SiO2系、Te系、PbO系、V2O5系、Zn系，可以适当使用通过在其中混合氧化物填料来调节热膨胀系数α的玻璃熔料。作为上述耐火物填料，可适当使用PbTiO3、ZrSiO4、Li2O-Al2O3-2SiO2、2MgO-2Al2O3-5SiO2、Li2O-Al2O3-4SiO3、Al2O3-TiO2、2ZnO-SiO2、SiO2、SnO2等一种或数种混合的玻璃熔料。
因为在真空气氛中的烧制时伴随有起泡，不能确保粘结强度、气密性，所以优选地，在大气气氛中进行临时烧制，在真空气氛中加热，使玻璃熔料脱泡之后进行接合。
由于玻璃熔料是粉末，使用有机粘合剂将其浆料化，涂敷在接合部使用。作为浆料化的玻璃熔料的涂敷方法，一般的方法是使用气压的分配法，也可以适合采用浸渍法、印刷法等等。另外，也可以使用预先形成在环形或条形的片材，实施临时烧制及去气的预制品。
在玻璃熔料烧制时，由于玻璃熔料在烧制温度下变成硬糖浆形状，必须具有用来将其压碎的按压压力，优选使用大于等于0.5g/mm2的按压压力。
与支撑框105相同地，离子泵框体112也用玻璃熔料106与背板101连接。离子泵框体112也是，只要真空密封性良好，可适用各种材料和接合方法。
在准备了接合支撑框105及离子泵框体112的背板101、面板201之后，在维持真空气氛的状态下进行基板的电子束清洗、蒸镀形成吸气剂膜204及作为外封壳的密封容器的形成(接合支撑框105及离子泵框体112的背板101和面板201的接合)。
图6为示出在本发明中使用的真空处理装置的整体概念图。装载室602用于基板的搬入搬出，在真空处理室603中，进行烘烤、吸气剂成膜、封接等处理。闸阀605是用来将装载室602与真空处理室603分隔的部件，利用搬运夹具604搬运基板。利用排气部件1(606)，对装载室602进行真空排气，利用排气部件2(607)，对真空处理室603进行真空排气。利用搬运出入口601将基板搬出搬入。
图7示出在真空处理室603中实施的工序概念图，706表示上热板，707表示下热板，其他结构部件与上述编号相同的表示同一部件。
如图6所示，与形成有荧光体膜202、金属背膜203的面板201和接合支撑框105及离子泵框体112的背板101一起，打开对大气开放的装载室602的搬运出入口601，由搬运夹具604装载这些基板，通过排气将压力减小到小于等于10-4Pa左右。之后，打开通到预先利用排气部件2(607)将压力减小到10-5Pa左右的真空处理室603的闸阀605，在将搬运夹具604搬运到真空处理室603之后，关闭闸阀605。
作为吸气剂膜的材料，可以使用Ba、Mg、Ca、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W等金属及其合金，但优选地，可以适当选用蒸气压低的容易处理的碱土类金属Ba、Mg、Ca及其合金。优选地，在其中选用所谓的便宜的、可从保持吸气剂材料的金属制小盒中很容易蒸发的在工业上也很容易制造的Ba或包含Ba的合金。
其次，在真空处理室603中实施的制造工序的概略如图7所示。如图所示，将搬运到真空处理室603的面板201和背板101分别由上热板706和下热板707保持，通过烘烤加热进行去气处理。此时，背板101，在上热板706一侧，为使与背板101的背面接合的离子泵框体112不会破坏，在上热板706上形成逸出部708。烘烤温度可在50℃至400℃中间适当选择，但在部件的耐热性容许的尽可能的高温下进行处理为好。其次，在使热板上下松动的同时也使背板101上升，在面板201的上面设置空间。在此空间中使作为一侧的盖状夹具的703在面板201上松动。来自外部的电源通过吸气剂刷状接触电极705、吸气剂布线端子704、吸气剂布线702供给电流，通过对吸气剂加热，使其在面板201上闪蒸，使吸气剂在面板201的半面上成膜。
相同地，在剩余的半面上也使吸气剂膜204成膜。之后，使作为盖状夹具的703松动，再次将在上热板706和下热板707之间的规定位置填充In合金等等的面板201和预先使支撑框105和离子泵框体112接合的背板101夹住进行加热的同时，通过加载，使In合金熔融而制成由面板201、背板101和支撑框105围成的真空容器(真空外封壳)。另外，在彩色显示的图像显示装置的场合，为了使表面传导型电子发射元件104和荧光体膜202的像素(未图示)一对一相对应，使面板201和背板101位置重合进行真空封接。其后，冷却到室温。之后，再次使上热板706和下热板707分别上下松动，将密封容器搬运到装载室602，从搬运出入口601取出。
通过以上的工序，由背板101、支撑框105及面板201围成的空间，就形成可以维持小于等于大气压的压力的密封的真空容器。然后，把磁铁208固定在离子泵框体112上，根据场合固定磁轭211，然后，再把离子泵电源(未图示)和阳极连接端子110及阴极连接端子111以布线连接。
通过上述的一系列的处理，真空容器就成为图像显示装置。在如上所述制作的图像显示装置中，接通离子泵电源(未图示)的电源，使离子泵209工作。之后，由与上布线102相连接的扫描驱动工具、与下布线103相连接的调制驱动工具，向各表面传导型电子发射元件104提供作为图像信号的扫描信号和调制信号。
作为这些的电压差施加驱动电压即电信号，电流流过导电薄膜405，电子由其一部分为龟裂的电子发射部404按照上述电信号变成电子束发射出来，受到施加于金属背膜203、荧光体膜202上的高电压(1kV～10kV)加速，撞击荧光体膜202使荧光体发光而显示图像。
另外，此处金属背膜203的目的是在荧光体中使射向内面一侧的光受到镜面反射而射向面板201而提高亮度，用作施加电子束加速电压用的电极以及保护荧光体膜202不会受到在上述密封容器中发生的负离子撞击而引起的损伤等等。
离子泵209在施加电压为1kV左右开始工作，施加电压越高，排气能力越大。但在施加电压增加时功耗变大，必须实施可靠的绝缘措施的弊病增大。于是，作为效率良好的离子泵209的优选驱动电压为2kV～5kV。
在显示图像时发射电子，从图像显示装置内的部件有气体发出。在这些气体内，容易使电子发射元件受到损伤的H2、O2、CO、CO2等气体被吸气剂膜204吸附。另一方面，作为惰性气体的Ar，不受吸气剂膜204的吸附，由安装在背板101上的离子泵209排出，Ar的分压可以抑制到小于等于作为对元件有影响的压力的10-6Pa，Ar产生的对元件的损伤(主要是电离的Ar离子溅射引起的元件的破坏)可受到抑制。所以，可以获得即使是进行长时间图像显示，亮度也不会劣化的长寿命的图像显示装置。
而且，由于离子泵209的磁铁等的磁场形成单元与图像显示领域分离，电子束轨道由于磁气而弯曲的情况少，可以维持良好的图像显示特性。
而且，由于小型且轻量的离子泵用玻璃熔料直接连接到背板上，所以图像显示装置薄且轻。而且，即使在为了使与离子泵连通的开口部与离子泵的位置分离而用立起部件设置连通路时，与用排气管把离子泵安装在外侧相比，可以提供深度更小的图像显示装置。
作为上述的电子源，除了表面传导型电子发射元件之外，使用电场发射型电子发射元件的器件，除了单纯矩阵型之外，利用控制电极(栅极布线)对从电子源发出的电子束进行控制显示图像的图像显示装置等之中也可以应用本发明的图像显示装置。
下面参照

本发明的实施例，但本发明并不限定于此，只要不违背本发明的要点就可以适当变化。
<实施例1>
下面利用图1对在与电子发射元件(电子源)120和接收电子束的荧光膜202离开的位置上设置了离子泵209的磁铁208的图像显示装置予以说明，使用图2A、图2B以及图3至图7对作为该图像显示装置的真空容器的制作方法予以说明。
首先，对作为图像显示装置的密封容器的制作方法予以叙述。作为背板101和面板201，分别使用厚度2.8mm、大小240mm×320mm和厚度2.8mm、大小190mm×270mm的钠玻璃(SL日本板硝子制)，在背板101中，在图像区域之外在玻璃框105的内侧的地点开出一个8mmφ的排气口107。
作为电子源的表面传导型电子发射元件120的元件电极402及403，是在背板101上通过蒸镀法使铂成膜，利用光刻技术(包含蚀刻、提离法等加工技术)进行加工，加工成为膜厚100nm、电极间隔L＝2μm、元件电极长度W＝300μm的形状而形成的。
之后，在背板101上的上布线102(100条)的宽度为500μm、厚度为12μm，下布线103(600条)的宽度为300μm、厚度为8μm，分别利用Ag浆料印墨印刷烧制而形成。通向外部驱动电路的引出端子也用相同方法制成。层间绝缘层401是将玻璃浆料印刷烧制(烧制温度550℃)而成，厚度为20μm。之后，将上述背板101清洗，将DDS(二甲基二乙氧基硅烷，信越化学社制)的乙醇稀释溶液用喷射法散布，在120℃下加热干燥。作为导电薄膜405，是在由水85％、异丙醇15％组成的水溶液中溶解钯-脯氨酸络合物0.15Wt％的有机钯的含有液利用喷射装置涂敷之后，在350℃加热处理10分钟，形成由PdO(氧化钯)组成的微粒子膜而作为φ60μm的导电薄膜104。
支撑框105的形状为厚度2mm、外形150mm×230mm、宽度10mm，材质为钠玻璃(SL日本板硝子制)。用分散涂敷器将作为玻璃熔料的LS7305(日本电气硝子社制)涂敷在与上述背板101接合的面上，进行430℃、30分钟的加热烧制。
在本实施例中使用的离子泵是双极型溅射离子泵，圆筒状的阳极108、与圆筒的平板部对置的平板状的阴极109由SUS构成，在阴极的中心部Ti电极113和阴极109连接。在该离子泵112的外侧，阴极108和阳极109分别有布线而成的阴极连接端子110和阳极连接端子111。
离子泵框体112以可收容上述阴极108和上述阳极109的大小(W20mm×D25mm×H25mm)成型加工的玻璃(PD-200旭玻璃社制)制成，具有阴极连接端子110和阳极连接端子111用Dumet线取出到外部的结构。阴极连接端子110和阳极连接端子111与离子泵框体112用熔料固定，真空密封，可从外侧导入电流。
而且，用玻璃(PD-200旭玻璃社制)成型加工制作了用于形成通到离子泵的连通路的台框状的立起部件210。具体地，制作了尺寸为W40mm×D25mm×H7.5mm(板厚2.5mm)，用2.5mm厚的玻璃板从五个方向覆盖了的部件，且在其上表面上具有与离子泵框体112的内径相当的孔。
同样地，用熔料接合了离子泵框体112和立起部件210。与支撑框105同样地，在如上制作的离子泵209的要与背板101接合的面上，用分散涂敷器涂敷了作为玻璃熔料的LS 7305(日本电气硝子社制)。之后进行了430℃、30分钟的加热烧制。
然后，把已涂敷了玻璃熔料106的支撑框105和安装了立起部件(台框)210的离子泵框体112分别安装在按压它们的支撑台上，一边向该支撑台施加负载，一边用烘炉在390℃下加热保持80分钟，把支撑框105、安装了立起部件(台框)210的离子泵框体112接合在背板101上。
以上述方式制作的背板101，利用图5所示的真空排气装置进行以下的电形成和激活。首先，如图5所示，除了设置在基板底座503上的背板101的引出电极(未图示)的区域利用O形圈502密封，其上由真空容器501覆盖。在基板底座503上形成有为使离子泵框体112碰不到的松动部(未图示)，具有用来将背板101固定到底座上的静电吸盘504，在背板101背面上形成的ITO膜510和静电吸盘内部的电极之间施加1kV，将背板101吸住。
之后，利用磁悬浮型涡轮分子泵505从真空容器内部排气，以下述方式进行电形成工序以后的工序。
首先，从真空容器内部排气达到10-4Pa，将脉冲宽度为1msec的矩形波以滚动频率10Hz顺序施加到上布线102，电压为12V。另外，下布线103，设置在接地上。在真空容器内部导入氢和氮的混合气(2％H2、98％N2)，压力保持为1000Pa。气体的导入由质量流量控制器508控制，另一方面，真空容器的排气流量，由排气装置和流量控制用的流导阀507控制。在流入到导电薄膜405的电流值大致为0的场合，电压施加中止。通过排出真空容器内部的H2和N2的混合气，完成电形成，在背板101的全部导电薄膜405中形成龟裂而生成电子发射部404。
之后，进行激活工序。对真空容器501内进行排气达到10-5Pa之后，将甲苯基氰(tolunitrile，分子量117)导入到真空容器一直到其分压达到10-3Pa为止。对上布线102以10线的时分割(滚动)方式施加电压。电压施加条件为使用波高值±14V、脉冲宽度为1msec的两极的矩形波使全部元件激活。
在激活结束后，在将残存于真空容器501中的对甲苯基氰排出之后，恢复大气压，取出背板101。
之后，在支撑框105上涂敷In，在上布线102上每隔20线设置隔离物206。隔离物206在图像显示区外设置绝缘性台架，由ARONCERAMIC W(东亚合成社制)粘结固定。
另一方面，在面板201上，在由荧光体膜202上的带条形的荧光体(R、G、B)和黑色导电材(黑带条) 交互形成的结构之上制作由铝膜构成的厚度为200nm的金属背膜203。之后，在面板201周缘部分上的预先设定的银浆料图案上涂敷In。
将与上述支撑框105及离子泵209熔结接合的背板101和涂敷了In的面板201置于搬运夹具604中，打开图6所示的真空处理装置的搬运出入口601，装入到大气压的装载室602中。在关闭搬运出入口601之后，将装载室602的压力减小到3×10-5Pa左右，打开闸阀605，在将搬运夹具604搬运到预先利用作为排气单元2的607将压力减小到1×10-5Pa左右的真空处理室603，关闭闸阀605。在将搬运夹具604纳入规定的位置之后，如图7所示，使背板101与上热板706密接，面板201与下热板707密接，在300℃加热1小时。
之后，使背板101与支撑其的搬运夹具604的一部分与上热板706一起向上上升约30cm。之后，在背板101和面板201之间的空间中将一侧的盖形夹具703移动到面板201上。对设置于盖形夹具703内侧顶板的Ba吸气剂的容器顺序施加每次10秒的12A的电流，使Ba膜在面板201的金属背膜203上附着50nm。使作为盖形夹具的703还原，对另一侧的盖形夹具703进行同样的操作。
之后，使盖形夹具703返回到原来的位置，使背板101和作为搬运夹具604的一部分的支撑台和上热板706下降，对上热板706和下热板707在180℃下进行加热。在180℃下保持3小时之后，使背板101和作为搬运夹具604的一部分的支撑台和上热板706再下降，对背板101和面板201和支撑框105加载60kg/cm2。在此状态下停止加热，进行自然冷却，使温度下降到室温完成封接。
打开闸阀605，在将真空容器从真空处理室603搬运到装载室602，关闭闸阀605之后，使装载室602的压力返回到大气压之后，从搬运出入口601运出密封容器。以上述方式制作的密封容器中完全不会发生裂缝及裂纹。
之后，为了可以显示图像，将密封容器利用缆线与电压施加装置和高压施加装置连接，再将离子泵框体112的阳极连接端子110和阴极连接端子111以布线与离子泵电源(未图示)进行布线连接而在离子泵的外侧组成带有磁铁208的图像显示装置。
此时，从磁铁208的端面下引到背板的垂线的末端和图像显示区(最近的电子源的距离)的距离为10mm。
之后，对离子泵电源施加3kV的电压驱动离子泵209。另外，从与图像显示装置相连接的电压施加装置向电子发射元件供给图像信号，同时利用高压施加装置施加10kV的高压，使表面传导型电子发射元件104发光而使图像显示装置显示图像。
测定了该图像显示装置的亮度分布，与显示区域的中央相比，离子泵的附近的亮度下降也小于等于8％。
作为比较例，如图8所示，在把离子泵配置成磁铁位于图像显示区域之下时，在离子泵附近，看到了最大为60％的亮度下降。考虑其理由是，由于磁铁的磁场的影响电子束的方向弯曲，所以电子不能足够准确地到达荧光体的所希望的位置。
为进行寿命评价使图像显示装置连续显示，测定亮度减小到一半的时间为15000小时。另外，在离子泵附近也没有发生模糊。
如上所述，在本实施例中制成的图像显示装置，可以进行亮度偏差少的均匀显示。而且，即使用立起部件设置连通路，由于离子泵的效果，寿命很长。而且，离子泵内藏在背板背面上利用熔料接合了的玻璃容器内，具有无泄漏发生，小型，轻量，高可靠性，低成本且离子泵很容易安装的特征。
<实施例2>
离子泵，如图2A所示，把离子泵框体112用玻璃熔料106直接接合在背板101上。除此之外，与实施例1同样地制作了图像显示装置和离子泵。
在磁铁的外侧设置铁制的厚2mm的磁轭211，使磁力线尽可能地通过磁轭内。在电子发射元件(电子源)120的正下方不设置磁铁和磁轭。在本实施例中，从磁铁的端部到最近的电子源相离10mm配置。为了得到磁铁和磁轭的端部到电子源的距离，使用了比通常更大的支撑框105和比通常更大的基板作为面板201。
测定了实施例2中制作的图像显示装置的亮度分布，与显示区域的中央相比，离子泵的附近的亮度下降也小于等于10％。
而且，为进行寿命评价使图像显示装置连续显示，测定亮度时，过了15000小时后，亮度还没有减小到一半。另外，在离子泵附近也没有发生模糊。
如果如本实施例使用磁轭，即使使磁铁的厚度减薄，也可以使离子泵同样地工作。而且，与实施例1同样地，具有无泄漏发生，小型，轻量，高可靠性，低成本且离子泵很容易安装的特征。
<实施例3>
离子泵，如图2B所示，使离子泵的中心轴从开口部107的中心轴向与图像区域相反的一侧偏离。这样，支撑框105和面板201也可以使用与实施例1相同的。除此之外，与实施例1同样地制作了图像显示装置和离子泵。在磁铁的外侧设置铁制的厚2mm的磁轭211，使磁力线尽可能地通过磁轭内。在电子发射元件(电子源)120的正下方不设置磁铁和磁轭。在本实施例中，从磁铁的端部到最近的电子源相离10mm配置。
测定了实施例3中制作的图像显示装置的亮度分布，与显示区域的中央相比，离子泵的附近的亮度下降也小于等于10％。
而且，为进行寿命评价使图像显示装置连续显示，测定亮度时，过了15000小时亮度也没有减小到一半。另外，在离子泵附近也没有发生模糊。另外，与实施例1同样地，具有无泄漏发生，小型，轻量，高可靠性，低成本且离子泵很容易安装的特征。
<实施例4>
除了在实施例1的图像显示装置中与实施例2同样地设置了磁轭211之外，与实施例1同样地制作了图像显示装置和离子泵。
测定了实施例4中制作的图像显示装置的亮度分布，与显示区域的中央相比，离子泵的附近的亮度下降也小于等于5％，也确认了磁轭的效果。
在本实施例中制成的图像显示装置，亮度偏差少，寿命长。而且，与实施例1同样地，具有无泄漏发生，小型，轻量，高可靠性，低成本且离子泵很容易安装的特征。
权利要求
1.一种图像显示装置，包括真空容器，该真空容器具有其上排列有多个电子发射元件的电子源基板、以及与此电子源基板对置配置的具有荧光膜和阳极膜的图像形成基板，其特征在于离子泵和在上述电子源基板或上述图像形成基板上形成的开口部连接，使得上述离子泵的磁场形成单元的向上述电子源基板或上述图像形成基板垂直投影得到的影的位置不在图像显示装置的图像显示区域内。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述投影位置和图像显示区域分离大于等于1mm。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述开口部的中心轴和上述离子泵的中心轴的位置相偏离。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述开口部和上述离子泵的框体通过连通路连接。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于上述连通路以与上述离子泵连接的电子源基板或图像形成基板的表面作为一个壁面。
6.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于上述磁场形成单元上具有磁轭。
7.如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于上述磁轭向电子源基板或图像形成基板垂直投影得到的位置不在上述图像显示装置的上述图像显示区域内。
8.一种图像显示装置，包括真空容器，其具有在其表面上排列有多个电子发射元件的、具有图像显示区域的背面基板；和与上述背面基板相对置地配置的、具有荧光膜和阳极膜的前面基板，以及与在上述背面基板上形成的开口部连接、在上述背面基板的背面上配置的、具有磁场形成单元的离子泵，其特征在于上述磁场形成单元向上述背面基板的背面上投影得到的正投影区域、与该背面基板的背面上的与上述图像显示区域对应的区域相互间有间隙。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于上述间隙大于等于1mm。
10.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于上述开口部的中心轴和上述离子泵的中心轴的位置相偏离。
11.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于上述开口部和上述离子泵的框体通过连通路连接。
12.如权利要求11所述的图像显示装置，其特征在于上述连通路以与上述离子泵连接的背面基板的表面作为一个壁面。
13.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于上述磁场形成单元具有磁轭，上述磁轭向上述背面基板的背面上投影得到的正投影区域、与该背面基板的背面上的与上述图像显示区域对应的区域相互间有间隙。
14.如权利要求1或8所述的图像显示装置，其特征在于上述磁场形成单元是永磁铁或电磁铁。
全文摘要
提供一种图像显示装置，包括具有电子源基板和图像形成基板的真空容器，在图像显示区域内形成图像，其特征在于具有经由在上述电子源基板或上述图像形成基板上形成的开口部利用磁场形成单元的作用使真空容器排气的离子泵，磁场形成单元配置成从磁场形成单元向上述电子源基板或上述图像形成基板垂直投影得到的影的位置在图像显示装置的图像显示区域之外。由此，可以防止因磁场形成单元形成的磁场的影响使从电子源发出的电子的轨道弯曲，减少离子泵附近的显示亮度的下降。
文档编号H01J29/00GK1741242SQ20051009671
公开日2006年3月1日 申请日期2005年8月26日 优先权日2004年8月27日
发明者津田尚德, 神尾优, 五福伊八郎, 佐藤安荣 申请人:佳能株式会社