專利名稱：非蒸發(fā)型吸氣劑、顯示設備及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非蒸發(fā)型吸氣劑、顯示設備及其制造方法。
背景技術：
近年來已經(jīng)提出了諸如場致發(fā)射顯示器(此后簡寫為FED)之類的平板顯示設備，其中，用從諸如場致發(fā)射裝置之類的電子發(fā)射源發(fā)射的電子束來照射熒光體，以引起熒光體發(fā)光，從而形成圖像。
在FED中，設置有以矩陣形式排列的電子發(fā)射源的基板和設置有熒光體的基板相互相對設置，其間具有微小的間隙，密封這些基板的外圍以形成氣密的容器，該氣密容器內(nèi)部保持高真空或者超高真空，且用從電子發(fā)射源發(fā)射的電子束來照射熒光體，以引起熒光體發(fā)光，從而顯示出圖像。
為了FED的可靠工作，必須使在基板之間形成的氣密容器內(nèi)部保持超高真空(壓力不高于大約1×10-6Pa)。這是因為，在較低程度的真空下(也就是在較高的壓力下)，用作電子發(fā)射源的場致發(fā)射裝置被污染，導致與電子發(fā)射特性(發(fā)射特性)有關的問題，且導致縮短FED的壽命。
這樣，在諸如FED之類的包括其中具有高真空度的氣密容器的平板顯示設備中，氣相沉積型吸氣劑設置在吸氣劑腔內(nèi)部，以通過吸氣效應提高氣密容器內(nèi)部的真空度，該吸氣劑腔設置在氣密容器的端部部分。此外，還提出了在氣密容器內(nèi)部提供非蒸發(fā)型的吸氣劑。
在諸如FED之類的平板顯示設備中，前基板和后基板之間的間隙小到大約1.5mm或者更小，很難使該內(nèi)部空間達到超高真空，但是使該內(nèi)部空間中的所有位置保持均勻的真空度是重要的。此外，在FED的工作中，用從場致發(fā)射裝置發(fā)射的電子來對熒光體表面照射引起一種氣體或者多種氣體的釋放。當由于一種或者多種氣體的釋放而在后基板上形成有場致發(fā)射裝置的區(qū)域中產(chǎn)生真空度梯度時，該場致發(fā)射裝置可能根據(jù)位置被污染，且在污染部分處的發(fā)射特性降低，導致FED的壽命縮短。因此，僅通過設置在該氣密容器的端部部分處的氣相沉積型吸氣劑，不能避免產(chǎn)生真空度梯度?？紤]到這個情況，在諸如FED之類的平板顯示設備中，以分散的方式設置非蒸發(fā)型吸氣劑的需要已在不斷增加，以便保持氣密容器內(nèi)部的均勻的超高真空。
傳統(tǒng)上，非蒸發(fā)型吸氣劑通過氣相沉積或者濺射來形成。在非蒸發(fā)型吸氣劑的形成中，必須在避開場致發(fā)射裝置圖案和熒光體圖案的位置處形成非蒸發(fā)型吸氣劑，導致在需要精確掩模處理的制造工藝基礎方面產(chǎn)生困難。如果掩模不令人滿意，且由于氣相沉積或者類似情況污染了場致發(fā)射裝置，那么產(chǎn)生了與發(fā)射特性有關的問題，且縮短了諸如FED之類的平板顯示設備的壽命。
順便說一下，除了氣相沉積和濺射以外，還提出了一些通過成膜工藝來形成非蒸發(fā)型吸氣劑的方法。例如，日本專利公開物No.Hei5-159697提出了通過粉末加工成形或者粉末加壓成形燒結(jié)技術來生產(chǎn)非蒸發(fā)型吸氣劑的方法。
然而，根據(jù)在該出版物中公開的方法，由于諸如收縮率分布之類的原因，在燒結(jié)時易出現(xiàn)開裂或者變形，這樣就產(chǎn)生了不可能形成具有復雜形狀的非蒸發(fā)型吸氣劑的限制。此外，粉末成形產(chǎn)生除塵的問題。
作為一種在平板顯示設備內(nèi)部設置和固定通過粉末加壓成形燒結(jié)技術或者類似技術來形成的非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，已經(jīng)提出了通過使用粘結(jié)劑來固定該非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，如在例如日本專利公開物NO.2000-311638中所公開的。然而，在該方法中，在施加粘結(jié)劑時很難完成掩模。此外，根據(jù)粘結(jié)劑的種類，在吸氣劑的熱激活處理期間或者之后，氣體可能從粘結(jié)劑中釋放出來，導致吸氣劑的吸氣能力降低，或者導致場致發(fā)射裝置的污染，結(jié)果發(fā)射特性降低。此外，為了避免這樣的問題，必須設計用于防止氣體從粘結(jié)劑中釋放出來的措施。
這樣，特別是在平板顯示設備中，很難設置非蒸發(fā)型吸氣劑。
在考慮到上述的情況下提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的第一個目的是提供一種非蒸發(fā)型吸氣劑、一種包括該吸氣劑的顯示設備及其制造方法，該吸氣劑吸氣效果極好，并能夠使顯示設備、特別是平板顯示設備等中的氣密容器的內(nèi)部保持高真空狀態(tài)，而且該吸氣劑能夠容易地安裝且比較不容易污染氣密容器的內(nèi)部。
本發(fā)明的第二個目的是提供一種平板顯示設備及其制造方法，該平板顯示設備能夠增強來自諸如場致發(fā)射裝置之類的電子發(fā)射源的電子束的發(fā)射的可靠特性，且能夠?qū)崿F(xiàn)更長的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為了達到第一個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種非蒸發(fā)型吸氣劑，該吸氣劑包括一個成形體，該成形體包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為主要成分，該成形體由粉末注射成形形成。
根據(jù)本發(fā)明的非蒸發(fā)型吸氣劑包括由粉末注射成形形成的成形體，因此，與由傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)技術(例如，在日本專利公開物Nos.Hei8-225806和Hei 5-159697中公開的粉末加壓燒結(jié)技術)生產(chǎn)的非蒸發(fā)型吸氣劑相比，本發(fā)明的吸氣劑可以有較復雜的形狀。這是由于這樣的事實，即，在粉末注射成形中，包含作為主要成分的金屬粉末的被捏和的混合物可以注入具有復雜形狀的模具中。此外，即使具有復雜形狀的成形體在燒結(jié)時也具有收縮率，收縮率在所有部分中相對穩(wěn)定，當作為結(jié)構體安裝到諸如平板顯示設備之類的顯示設備的氣密容器中時，成形體具有足夠的機械強度，且成形體沒有象除塵這樣的問題。
此外，由于根據(jù)本發(fā)明的非蒸發(fā)型吸氣劑包括由粉末注射成形形成的成形體，所以其可以生產(chǎn)出具有復雜形狀的小型非蒸發(fā)型吸氣劑。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的多個非蒸發(fā)型吸氣劑可以分散地設置在諸如FED之類的平板顯示設備中的基板之間的狹小間隙區(qū)域中，而不降低基板之間的耐電壓特性，且不與場致發(fā)射裝置和熒光體的圖案重疊。
最好該成形體包括具有10％到30％的孔隙率的多孔坯體。該多孔坯體的孔隙率更優(yōu)選的是大約25％。
當孔隙率太低時，吸氣特性趨向于被降低；另一方面，當孔隙率太高時，成形體的強度趨向于被降低。
在上述范圍內(nèi)設定成形體的孔隙率確保了，在該成形體經(jīng)過預定的激活處理以后，氣體通過孔無浪費地被吸收到成形體內(nèi)部。
在該成形體的至少一部分上最好設置涂覆層。對該涂覆層的厚度沒有特別限制，但是最好是大約0.05μm到3μm。
該涂覆層最好包括從包括鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素，且通過薄膜成形方法在成形體的表面上形成。構成該涂覆層的材料和構成該成形體的材料可以相互相同、或者相互不同。該涂覆層可以形成在該成形體的整個表面上、或形成在該成形體的預定的一個表面上，或者只在該成形體的預定部分上形成。對用于形成涂覆層的薄膜成形方法沒有特別限制，該方法的例子包括諸如電子束氣相沉積方法的氣相沉積方法和濺射方法。
形成涂覆層的目的是擴大用于起吸氣劑作用的有效表面區(qū)域，從而增強吸氣能力，或者通過形成與成形體本身的吸氣劑材料不同的材料的吸氣劑涂覆層，從而根據(jù)每種氣體來控制吸氣能力。從這個角度來看，該涂覆層是吸氣劑層。
該成形體最好包括鈦作為主要成分，且涂覆層包括鋯作為主要成分。
對于通過使用電子束氣相沉積方法生產(chǎn)的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力，單獨使用鋯比單獨使用鈦可以提供更高的吸氣能力。與單獨使用鋯情況相比，在單獨使用鈦的情況下，更容易獲得具有更大吸氣面積的多柱狀結(jié)構的氣相沉積膜。然而，與單獨地氣相沉積鈦的情況相比，在單獨地氣相沉積鋯的情況下，每單位面積的吸氣能力更大。
在本發(fā)明中，通過主要由鈦組成成形體以及主要由鋯組成涂覆層，可以期待實現(xiàn)兼具鈦和鋯兩者的優(yōu)點的非蒸發(fā)型吸氣劑。
根據(jù)本發(fā)明的非蒸發(fā)型吸氣劑安裝在例如顯示設備的氣密容器中。或者，該非蒸發(fā)型吸氣劑被安裝到陰極射線管中的陰極結(jié)構的一部分上?；蛘?，該非蒸發(fā)型吸氣劑安裝在構成平板顯示設備的前基板和后基板之間所形成的氣密容器中。
為了達到第一個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其包括進行粉末注射成形的步驟，同時使用包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素的金屬粉末(包括合金粉末)作為主要成分原料，從而獲得具有預定形狀的成形體。
與根據(jù)相關技術通過粉末燒結(jié)工藝來制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法的情況相比，根據(jù)本發(fā)明的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，可以獲得更復雜的且更小的非蒸發(fā)型吸氣劑。結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的多個非蒸發(fā)型吸氣劑可以分散地設置在諸如FED之類的平板顯示設備中的基板之間的狹小間隙區(qū)域中，而不降低基板之間的耐電壓特性，且不與場致發(fā)射裝置和熒光體的圖案重疊。
該成形體最好在基于燒結(jié)后的成形體具有不小于95％的真密度的燒結(jié)溫度的60％到90％(最好70％到80％)的溫度下進行燒結(jié)。
在普通的粉末注射成形中，該燒結(jié)溫度選擇成使得該成形體燒結(jié)時具有不小于95％的真密度。傳統(tǒng)上，例如在制造包括鈦作為主要成分的粉末注射成形體的情況下，該成形體的燒結(jié)溫度為1100℃到1300℃。
在本發(fā)明中，燒結(jié)后的該成形體的真密度最好在70％到90％的范圍。也就是，燒結(jié)后的該成形體的孔隙率最好為10％到30％。為了獲得具有這樣的孔隙率的成形體，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，該成形體在基于燒結(jié)后的成形體的真密度不小于95％的燒結(jié)溫度的60％到90％(最好70到80％)的溫度下進行燒結(jié)。因此，在本發(fā)明中，在制造例如包括鈦作為主要成分的粉末注射成形的成形體的情況下，該成形體的燒結(jié)溫度優(yōu)選為850℃到950℃。
在非蒸發(fā)型吸氣劑中，為了吸收更多的氣體(氣體被化學地和物理地吸收到吸氣劑上)，有必要增大吸氣劑的有效表面積。為此，構成該吸氣劑的成形體最好具有適當?shù)目?，使得氣體在遍及成形體的內(nèi)部滲透和被吸收。
對控制該成形體的孔隙率的方法沒有特別限制，然而，這些方法的例子包括增加加入到用于粉末注射成形的原料中的粘結(jié)劑的數(shù)量的方法，以及降低燒結(jié)溫度和時間的方法。
金屬粉末的平均粒徑最好為10μm到20μm。
金屬粉末的粒徑與燒結(jié)后的粉末注射成形體的孔隙率有關，該粒徑最好盡可能地小，以便增強吸氣能力(吸氣特性)。
最好在真空中進行粉末注射成形時的燒結(jié)。對真空度沒有特別限制，例如在1×10-3Pa到1Pa的范圍內(nèi)。通過在這樣的真空中進行燒結(jié)，促進了成形體的除氣效果，且可以將燒結(jié)后的該成形體中的氧濃度抑制到例如大約1wt％或者更小。然而應該注意，為了使該成形體作為吸氣劑進入實際工作需要該成形體在真空中加熱的激活處理，因此，不需要嚴格控制燒結(jié)后的該成形體中的氧濃度。
涂覆層最好通過薄膜成形工藝形成在燒結(jié)后的該成形體的表面的至少一部分上。
為了達到第二個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種平板顯示設備，其包括包括電子發(fā)射源的后基板；前基板，其設置為使得在其本身和后基板之間限定氣密容器空間，且包括通過用由電子發(fā)射源發(fā)射的電子束照射來發(fā)光的熒光體；以及多個非蒸發(fā)型吸氣劑，其分散地設置在氣密容器空間中，每個非蒸發(fā)型吸氣劑包括成形體，該成形體包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為其主要成分，并且該成形體由粉末注射成形形成。
在根據(jù)本發(fā)明的平板顯示設備中，根據(jù)本發(fā)明的非蒸發(fā)型吸氣劑分散地設置，使得即使在平板顯示設備的長時間工作中，也抑制了真空度的梯度或者非均勻分布。因此，可以增強平板顯示沒備的電子發(fā)射特性，且可以實現(xiàn)該顯示設備的更長的壽命。此外，當可以通過只使用設置在氣密容器的內(nèi)部中的非蒸發(fā)型吸氣劑來保持該氣密容器內(nèi)部的超高真空時，可以不需要在傳統(tǒng)的平板顯示設備中設置的吸氣劑腔和氣相沉積型吸氣劑。
用于保持前基板和后基板之間的狹小間隙的一個或者多個隔板最好設置在氣密容器空間的內(nèi)部。
對安裝該非蒸發(fā)型吸氣劑的方法沒有特別限制，該非蒸發(fā)型吸氣劑最好通過裝配到該隔板或者多個隔板的部分中來固定。
或者，可以采用一種結(jié)構，其中，用于保持前基板和后基板之間的狹小間隙的一個或者多個隔板設置在氣密容器空間的內(nèi)部，且該非蒸發(fā)型吸氣劑還作為該隔板或者多個隔板的至少一部分來起作用。
該非蒸發(fā)型吸氣劑最好設置在這樣的位置，使得不會阻礙從電子發(fā)射源朝著熒光體發(fā)射電子束，且不直接連接到前基板或者后基板上。
采用一種漂浮的結(jié)構，其中，該非蒸發(fā)型吸氣劑不直接連接到設置有電于發(fā)射源的后基板或者具有熒光體的前基板上，這樣確保不使基板之間的耐電壓特性惡化。順便說一下，在諸如FED之類的平板顯示設備中，例如大約5kV的高電壓加在基板之間。
為了達到第二個目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制造根據(jù)本發(fā)明的平板顯示設備的方法，其包括的步驟為通過使用包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素的金屬粉末作為主要成分原料來進行粉末注射成形，以獲得具有預定形狀的非蒸發(fā)型吸氣劑，制備包括電子發(fā)射源的后基板，制備包括通過由電子發(fā)射源發(fā)射的電子束照射來發(fā)光的熒光體前基板，制備用于確定后基板和前基板之間的間距的隔板，將非蒸發(fā)型吸氣劑擠壓裝配到該隔板中，以及以其間具有擠壓裝配有非蒸發(fā)型吸氣劑的方式將后基板和前基板相互接合，以在基板之間形成氣密容器空間。
在制造根據(jù)本發(fā)明的平板顯示設備的方法中，該非蒸發(fā)型吸氣劑通過按壓裝配來固定，從而避免了從粘結(jié)劑散發(fā)氣體。尤其是，在多個非蒸發(fā)型吸氣劑分散地設置在該平板顯示設備的氣密容器的內(nèi)部中的情況下，傳統(tǒng)的分散方法具有從粘結(jié)劑散發(fā)氣體的問題；另一方面，根據(jù)本發(fā)明的制造方法沒有增加氣體散發(fā)的有害效果。此外，與通過氣相沉積工藝以預定的圖案形成非蒸發(fā)型吸氣劑的制造方法相對比，在根據(jù)本發(fā)明的制造方法中，不需要用于在基板上氣相沉積的掩模，且不存在掩模的有害影響。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平板顯示設備的總的截面圖。
圖2是顯示圖1中所示的隔板和非蒸發(fā)型吸氣劑之間關系的透視圖。
圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的主要部分的放大的概念圖，圖3B是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的放大的概念圖。
圖4A到4D是示出根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的形狀的透視圖。
圖5A是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力和傳統(tǒng)的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力的曲線，圖5B是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力的曲線。
圖6A到6C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的電子顯微鏡照片。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的掃描電鏡(SEM)照片。
具體實施例方式
現(xiàn)在根據(jù)附圖中顯示的實施例來描述本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平板顯示設備的總的截面圖；圖2是顯示圖1中所示的隔板和非蒸發(fā)型吸氣劑之間關系的透視圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的主要部分的放大的概念圖，圖3B是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的放大的概念圖；圖4A到圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的其它實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的形狀的透視圖；圖5A是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力和傳統(tǒng)的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力的曲線，圖5B是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力的曲線；圖6A到6C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的電子顯微鏡照片；以及圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑的掃描電鏡(SEM)照片。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的平板顯示設備2被稱為FED，其包括前基板4和設置為與前基板4相對的后基板6，在它們之間有預定的間隔距離D。例如，該預定的間隔距離D大約是1.5mm或者更小。
在后基板6的內(nèi)表面上，形成有電子發(fā)射源層12，在該電子發(fā)射源層中以預定的矩陣圖案設置有場致發(fā)射裝置。在前基板4的內(nèi)表面上，以預定的圖案設置熒光體14，該熒光體通過由電子發(fā)射源層12中的場致發(fā)射裝置發(fā)射的電子束照射來發(fā)光。順便說一下，雖然在圖1中只顯示了三個熒光體14，但是在實際中，根據(jù)象素的數(shù)量，多個熒光體14以預定的圖案設置在前基板4的內(nèi)表面上。
一種密封材料8設置在前基板4和后基板6之間的外圍部分，使得在基板4和6之間形成平的氣密容器5。該密封材料8包括例如由玻璃粉(frit glass)，且通過將玻璃粉應用到基板4和6之間的外圍部分并熱封基板來形成。
此外，隔板10以預定的間隔距離設置在基板4和6之間的氣密容器5內(nèi)部，以便保持預定的間隔距離D。這些隔板10由電絕緣的材料或者具有高阻抗的材料制成，且以這樣的圖案設置在氣密容器5的內(nèi)部，即，在平面圖中不與熒光體14的圖案和電子發(fā)射源層12中的場致發(fā)射裝置的圖案重疊。
吸氣劑腔30連接到后基板6的外圍端部的外表面上，且氣密容器5通過在后基板6的外圍端部中形成的排氣孔31與該吸氣劑腔30的內(nèi)部連通。此外，末端導管34連接到吸氣劑腔30的下端。氣密容器5的內(nèi)部由排氣裝置或者類似物來通過末端導管34排氣，此后，封閉該末端導管34，從而氣密密封該氣密容器5的內(nèi)部，且將該內(nèi)部保持在真空條件。順便說一下，環(huán)形氣相沉積型吸氣劑32設置在吸氣劑腔30內(nèi)部。該氣相沉積型吸氣劑32包括例如鋇或者類似物作為其主要成分。
在該實施例中，多個非蒸發(fā)型吸氣劑20以這樣的圖案分散設置在氣密容器5的內(nèi)部，即，在平面圖中不與熒光體14的圖案和電子發(fā)射源層12中的場致發(fā)射裝置的圖案重疊。為了固定每個非蒸發(fā)型吸氣劑20的安裝位置，在該實施例中，如圖2所示，設置在氣密容器5的內(nèi)部中的多個隔板10的中的至少一些隔板10的每一個，在其高度方向中(在預定間隔距離D的方向中)的大致中心部分，以沿著其長度方向的預定間隔設置有裝配孔11。這些裝配孔11可以是穿透隔板10的厚度(從正面到背面)的通孔，或者可以是有底的孔。
如圖2所示，非蒸發(fā)型吸氣劑20包括吸氣劑主板22和吸氣劑副板24，副板沿著大致垂直于表面的方向從吸氣劑主板22的表面延伸，且彼此以預定的間隔大致平行。吸氣劑主板22和吸氣劑副板24具有的寬度D1比預定間隔距離D小。吸氣劑主板22在其后表面上以和隔板10中形成的裝配孔11的間隔相同的間隔設置有按壓裝配凸出物26。這些按壓裝配凸出物26被按壓裝配到相應的裝配孔11中，從而該非蒸發(fā)型吸氣劑20可以位置確定地固定到隔板10的壁表面上。
吸氣劑主板22和吸氣劑副板24的厚度、它們的長度、每個吸氣劑主板22設置的吸氣劑副板24的數(shù)量，以及設置的間隔設計成避開熒光體14的圖案等。
構成非蒸發(fā)型吸氣劑20的吸氣劑主板22、吸氣劑副板24以及按壓裝配凸出物26通過下述的粉末注射成形來一體成形。
在粉末注射成形中，首先捏和包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為主要成分的金屬粉末(包括合金粉末)和粘結(jié)劑，以制備注射成形材料。金屬粉末的平均粒徑?jīng)]有特別限制，例如是10μm到20μm。此外，對粘結(jié)劑沒有特別限制，例如是基于石蠟-丙烯(paraffin-propylene)的粘結(jié)劑。
接下來，將該粉末注射成形材料注入具有在圖2中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20的形狀的腔的模具內(nèi)部，以獲得預成形體。然后，去除包含在該預成形體中的粘結(jié)劑。直到這個階段的工藝都是在與那些普通的粉末注射成形中的條件大致相同的條件下實施的。然而，應該注意，該粘結(jié)劑的含量可以增加到大于普通粉末注射成形中的粘結(jié)劑含量，以便增加燒結(jié)后的成形體的孔隙率。
接下來，在該實施例中，燒結(jié)預成形體，以獲得包括燒結(jié)體的成形體。該燒結(jié)溫度最好是基于燒結(jié)后的成形體的真密度不小于95％的燒結(jié)溫度的60％到90％(最好70％到80％)。
在普通的粉末注射成形中，該燒結(jié)溫度是這樣選擇的，使得燒結(jié)后的成形體的真密度不小于95％。傳統(tǒng)上，在制造包括例如鈦作為主要成分的粉末注射成形的成形體的情況下，該成形體的燒結(jié)溫度為1100℃到1300℃。
在該實施例中，燒結(jié)后的該成形體的真密度最好在70％到90％的范圍。也就是，燒結(jié)后的該成形體的孔隙率最好為10％到30％，尤其是大約25％。為了獲得具有這樣的孔隙率的成形體，在根據(jù)該實施例的制造方法中，燒結(jié)在基于燒結(jié)后的成形體的真密度不小于95％的燒結(jié)溫度的60％到90％(最好70％到80％)的溫度下進行。因此，在該實施例中，在制造包括例如鈦作為主要成分的粉末注射成形體的情況下，該成形體的燒結(jié)溫度最好為850℃到950℃。
在非蒸發(fā)型吸氣劑中，為了吸收更多的氣體(氣體被化學地和物理地吸收到吸氣劑上)，有必要增大吸氣劑的有效表面積。為此，構成該吸氣劑的成形體最好具有適當?shù)目?，使得氣體在遍及成形體的內(nèi)部滲透和被吸收。
此外，最好在真空中進行燒結(jié)。對真空度沒有特別限制，例如是1×10-3Pa到1Pa。通過在這樣的真空中進行燒結(jié)，促進了成形體的除氣效果，且可以將燒結(jié)后的該成形體中的氧濃度抑制到例如大約1wt％或者更小。然而應該注意，由于使該成形體作為吸氣劑進入實際工作需要在真空中加熱的激活處理，因此，不需要嚴格控制燒結(jié)后的該成形體中的氧濃度。
順便說一下，對激活處理的溫度和時間沒有特別限制；例如，溫度大約為300℃到500℃，時間例如是1到5小時。
如上所述獲得的包括粉末注射成形體的非蒸發(fā)型吸氣劑20的微觀結(jié)構在圖3A中顯示，其中，在燒結(jié)體21的顆粒之間形成預定的孔23。順便說一下，如圖3B所示，單獨地包括鋯的非蒸發(fā)型吸氣劑的涂覆層25例如可以通過電子束氣相沉積工藝在構成非蒸發(fā)型吸氣劑20的燒結(jié)體21的表面上形成。對涂覆層25的膜厚沒有特別限制，且最好是大約0.05到3μm，更優(yōu)選的是大約0.1到2μm。
接下來將描述在圖1中所示的平板顯示設備2的制造方法。
通過淤漿工藝(slurry process)、印刷工藝(printing process)、電沉積工藝或者類似的工藝將熒光體14施加到由透明玻璃或者類似物制成的前基板的內(nèi)表面上。此外，電子發(fā)射源層12形成在由透明玻璃、不透明玻璃或者類似物構成的后基板6的內(nèi)表面上，場致發(fā)射裝置以預定的矩陣圖案布置在該電子發(fā)射源層中。該電子發(fā)射源層12中的場致發(fā)射裝置的圖案對應于熒光體14的圖案。
接下來，前基板4和后基板6通過它們中的多個隔板10相互粘附，使得它們的內(nèi)表面以預定的間隔距離D相對。多個隔板10中的至少一些分別通過按壓裝配使上述的非蒸發(fā)型吸氣劑20固定其上，多個非蒸發(fā)型吸氣劑20沿著基板的表面以均勻分散的狀態(tài)設置。然后，通過用密封材料8的熔接密封來在基板4和6之間形成平的氣密容器5。此后，排氣裝置連接到末端導管34上，對氣密容器5的內(nèi)部排氣，在氣密容器5的內(nèi)部到達目標真空度以后，封閉該末端導管34，以獲得包括FED的平板顯示設備。順便說一下，在該氣密容器5的內(nèi)部的排氣期間，可以加熱基板4和6來促進排氣，或者可以進行用于激活非蒸發(fā)型吸氣劑20的加熱處理。此外，為了實現(xiàn)氣相沉積型吸氣劑32的吸氣效果，可以通過外部高頻加熱來將吸氣劑32加熱到閃光。
在包括以該方式獲得了超高真空的氣密容器5的平板顯示設備2中，可以進行如FED的工作。
根據(jù)該實施例的非蒸發(fā)型吸氣劑20包括由粉末注射成形形成的成形體，因此與由傳統(tǒng)的粉末燒結(jié)工藝(例如，在日本專利公開物No.Hei 8-225806和Hei 5-159697中公開的粉末加壓燒結(jié)工藝)生產(chǎn)的非蒸發(fā)型吸氣劑相比，可以具有如圖2所示的復雜形狀。這是因為在粉末注射成形中，包括金屬粉末作為主要成分的捏和的混合物可以注入具有復雜形狀的模具中。此外，即使成形體具有復雜的形狀，該成形體也具有足夠的機械強度，以用作安裝在平板顯示設備2的氣密容器5中的結(jié)構體，且沒有像除塵這樣的問題。
此外，由于每個非蒸發(fā)型吸氣劑20包括由粉末注射成形形成的成形體，所以多個非蒸發(fā)型吸氣劑20可以分散地布置在平板顯示設備2中的基板4和6之間的狹小間隙區(qū)域中，而不降低基板4和6之間的耐電壓特性，且不與場致發(fā)射裝置和熒光體14的圖案重疊。
此外，在該實施例中，在預定的范圍內(nèi)設置非蒸發(fā)型吸氣劑20的孔隙率，從而確保了氣體通過在圖3A或圖3B中顯示的孔23無浪費地滲透和吸收到燒結(jié)體21的內(nèi)部。
此外，通過如圖3B所示形成的涂覆層25，可以增大作為吸氣劑起作用的有效表面積，從而增強吸氣能力，或者可以由不同于成形體本身的吸氣劑材料的材料形成吸氣劑涂覆層25，從而根據(jù)氣體種類來控制吸氣能力。
對于通過使用電子束氣相沉積工藝生產(chǎn)的非蒸發(fā)型吸氣劑的吸氣能力，單獨使用鋯比單獨使用鈦可以提供更高的吸氣能力。與單獨使用鋯情況相比，單獨使用鈦具有比較容易獲得具有更大吸氣面積的多柱狀結(jié)構的氣相沉積膜的優(yōu)點。然而，另一方面，與單獨地氣相沉積鈦的情況相比，單獨地氣相沉積鋯使每單位面積的吸氣能力更大。
在圖3B顯示的實施例中，通過主要由鈦作為主要成分組成的燒結(jié)體21和主要由鋯作為主要成分組成的涂覆層25，可以期待獲得兼具鈦和鋯兩者的優(yōu)點的非蒸發(fā)型吸氣劑20。
此外，在圖1中顯示的平板顯示設備2中，該非蒸發(fā)型吸氣劑20分散地設置，使得即使在平板顯示設備的長時間工作中，也抑制了真空度的梯度或者非均勻分布。此外，當通過僅使用設置在氣密容器5的內(nèi)部中的非蒸發(fā)型吸氣劑20而可以保持該氣密容器5內(nèi)部的超高真空時，可以不需要在平板顯示設備2中設置的吸氣劑腔30和氣相沉積型吸氣劑32。
此外，在該實施例中，該非蒸發(fā)型吸氣劑20最好設置在這樣的位置，使得不會阻礙從電子發(fā)射源層12朝著熒光體14發(fā)射電子束，且不直接連接到前基板4和后基板6上。采用這樣一種漂浮的結(jié)構，其中，該非蒸發(fā)型吸氣劑不直接與設置有電子發(fā)射源的后基板和包括熒光體的前基板接觸，這樣確保不使基板之間的耐電壓特性惡化。順便說一下，在諸如FED之類的平板顯示設備2中，例如大約5kV的高電壓加在基板之間。
而且，在制造根據(jù)本發(fā)明的平板顯示設備2的方法中，該非蒸發(fā)型吸氣劑20通過按壓裝配到隔板10中來固定，從而避免了從粘結(jié)劑釋放氣體。尤其是，在多個非蒸發(fā)型吸氣劑通過傳統(tǒng)的制造方法分散地設置在該平板顯示設備的氣密容器的內(nèi)部中的情況下，具有從粘結(jié)劑釋放氣體的問題；另一方面，在根據(jù)本實施例的制造方法中，避免了增加氣體釋放的有害效果。此外，與通過氣相沉積工藝以預定的圖案形成非蒸發(fā)型吸氣劑的方法相對比，在根據(jù)本實施例的制造方法中，不需要用于在基板上氣相沉積的掩模，且因此不存在掩模的有害影響。
順便說一下，本發(fā)明不局限于上述的實施例，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有多種變形。
例如，對非蒸發(fā)型吸氣劑的具體形狀沒有特別限制；也就是，例如，如圖4A到圖4D所示，可以考慮具有不同形狀的非蒸發(fā)型吸氣劑20a到20d。
在圖4A中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20a包括圓柱形非蒸發(fā)型吸氣劑主體22a和按壓裝配凸出部分26a，它們通過粉末注射成形來一體成形。該非蒸發(fā)型吸氣劑20a以和在圖2中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20相同的方式來通過按壓裝配固定到隔板10中的裝配孔11中。
在圖4B中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20b是十字形的，且通過粉末注射成形來一體成形。該非蒸發(fā)型吸氣劑20b設置在這樣的位置，使得在平面圖中不重疊在圖1中顯示的熒光體14的圖案上。
在圖4C中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20c還作為隔板10c的至少一部分起作用，且通過粉末注射成形一體成形。
在圖4D中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20d是矩形框形的，且通過粉末注射成形來一體成形。該非蒸發(fā)型吸氣劑20d設置在這樣的位置，使得在平面圖中不重疊在圖1中顯示的熒光體14的圖案上。
例子現(xiàn)在根據(jù)例子來更詳細地描述本發(fā)明，這些例子不是限定性的。
例子1在粉末注射成形中，首先將包括元素鈦作為主要成分的金屬粉末和粘結(jié)劑相互捏和，以制備注射成形材料。金屬粉末的平均粒徑是10μm到20μm。此外，使用基于石蠟-丙烯(paraffin-propylene)的粘結(jié)劑作為粘結(jié)劑。
接下來，將該粉末注射成形材料注入具有圖4C中顯示的非蒸發(fā)型吸氣劑20c的形狀的腔的模具中，以形成預成形體。然后，去除包含在該預成形體中的粘結(jié)劑。直到這個階段的過程都是在與普通的粉末注射成形的條件相同的條件下實施的。
接下來，烘焙該預成形體，以獲得包括燒結(jié)體的成形體。該烘焙溫度是900℃。該燒結(jié)后的成形體的孔隙率是25％。該燒結(jié)后的成形體的電子顯微鏡照片在圖6A中顯示。
接下來，測量該燒結(jié)后的成形體對一氧化碳(CO)氣體的吸氣能力(吸氣特性)。在作為非蒸發(fā)型吸氣劑的該燒結(jié)體于400℃下在1×10-3Pa到1Pa的真空中進行激活處理2小時且冷卻以后，進行吸氣能力的測量。該結(jié)果在圖5A中由曲線A1表示。
在圖5A中，縱坐標軸表示吸氣能力測量儀器中在預定位置處的壓力，橫坐標軸表示從吸氣開始的時間流逝。在該圖中，在相應于吸氣能力為0(零)的壓力直線A0和曲線A1之間限定的面積表示吸氣能力。也就是，該面積越大，吸氣能力越強。如圖5A所示，確認到可以獲得足夠高的吸氣能力。
比較例子1單獨地由鋯構成的且具有與例子1中的非蒸發(fā)型吸氣劑的燒結(jié)體相同的形狀和重量的非蒸發(fā)型吸氣劑通過電子束氣相沉積工藝形成。對這樣獲得的該非蒸發(fā)型吸氣劑進行吸氣能力測量，除了激活處理是在400℃下進行4小時以外，其余以和例子1中相同的方式來進行。該結(jié)果由圖5A中的曲線A2表示。
比較例子2單獨地由鈦構成的且具有與例子1中的非蒸發(fā)型吸氣劑的燒結(jié)體相同的形狀和重量的非蒸發(fā)型吸氣劑通過電子束氣相沉積工藝形成。對這樣獲得的該非蒸發(fā)型吸氣劑進行吸氣能力測量，除了激活處理是在400℃下實施4小時以外，其余以和例子1中相同的方式來進行。該結(jié)果由圖5A中的曲線A3表示。
評價如圖5A所示，與例子1相比，比較例子1和2表現(xiàn)了更高的初始吸氣能力，但是顯示了更低的吸氣能力保持效果；也就是，在比較例子1和2中，隨著時間的流逝，吸氣能力快速下降。認為這樣的結(jié)果的理由如下。認為，在氣相沉積型吸氣劑的情況下，很難形成具有穩(wěn)定孔條件的吸氣劑，且該氣相沉積的膜的內(nèi)部很少被用作吸氣劑。另一方面，在例子1中的吸氣劑從初始階段到最終階段顯示了穩(wěn)定的吸氣能力，表示了吸氣的高可靠性。認為氣體還被吸收到包括燒結(jié)體的吸氣劑的內(nèi)部，且吸氣劑的整個部分被用作吸氣劑。
例子2單獨地由鋯構成的氣相沉積的膜通過電子束氣相沉積工藝形成在例子1中獲得的吸氣劑的燒結(jié)體的表面上，對最后得到的吸氣劑進行和例子1中相同的吸氣能力測試。該氣相沉積的膜的厚度為0.1μm。該結(jié)果由圖5B中的曲線A4表示。此外，這樣獲得的吸氣劑掃描電鏡(SEM)截面照片在圖7中顯示。
如圖5B中所示，與在例子1中獲得的吸氣劑相比，在例子2中獲得的吸氣劑顯示了更長的吸氣能力的壽命，且總體上提高吸氣能力達到約10％。
例子3除了成形體的燒結(jié)溫度設置為950℃外，其余以和例子1中相同的方式形成包括燒結(jié)體的非蒸發(fā)型吸氣劑。這樣獲得的吸氣劑的截面照片在圖6B中顯示。確認到通過該方法可以形成足夠的孔。
參考例子1除了成形體的燒結(jié)溫度設置為1100℃外，其余以和例子1中相同的方式形成包括燒結(jié)體的非蒸發(fā)型吸氣劑。這樣獲得的吸氣劑的截面照片在圖6C中顯示。確認到通過該方法可以形成更少的孔。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種非蒸發(fā)型吸氣劑、一種包括該吸氣劑的顯示設備及其制造方法，該吸氣劑的吸氣能力的可靠性優(yōu)良，該吸氣劑能夠維持在顯示設備，特別是平板顯示設備或者類似物中的氣密容器的內(nèi)部的高真空條件，該吸氣劑能夠容易地安裝且比較不容易污染氣密容器的內(nèi)部。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種平板顯示設備及其制造方法，在該平板顯示設備中，可以在整個顯示區(qū)域上抑制真空度的梯度或者非均勻分布，能夠增強來自諸如場致發(fā)射裝置之類的電子發(fā)射源的電子束的發(fā)射的可靠性，且能夠?qū)崿F(xiàn)更長的壽命。
權利要求
1.一種非蒸發(fā)型吸氣劑，其包括成形體，該成形體包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為其主要成分，所述成形體由粉末注射成形形成。
2.根據(jù)權利要求1所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，所述成形體包括具有10％到30％的孔隙率的多孔坯體。
3.根據(jù)權利要求1所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，在所述成形體的至少一部分上設置有涂覆層。
4.根據(jù)權利要求2所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，在所述成形體的至少一部分上設置有涂覆層。
5.根據(jù)權利要求3所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，所述涂覆層包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為其主要成分，且通過薄膜成形方法形成在所述成形體的表面上。
6.根據(jù)權利要求4所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，所述涂覆層包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為其主要成分，且通過薄膜成形方法形成在所述成形體的表面上。
7.根據(jù)權利要求3所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，所述成形體包括鈦作為其主要成分，且所述涂覆層包括鋯作為其主要成分。
8.根據(jù)權利要求4所述的非蒸發(fā)型吸氣劑，其特征在于，所述成形體包括鈦作為其主要成分，且所述涂覆層包括鋯作為其主要成分。
9.一種顯示設備，其中，權利要求1到8的任何一項所述的非蒸發(fā)型吸氣劑安裝在所述顯示設備中的氣密容器中。
10.一種陰極射線管，其中，權利要求1到8的任何一項所述的非蒸發(fā)型吸氣劑安裝到陰極結(jié)構體的一部分上。
11.一種平板顯示設備，其中，權利要求1到8中的任何一項所述的非蒸發(fā)型吸氣劑安裝在形成于前基板和后基板之間的氣密容器中。
12.一種平板顯示設備，其包括包括電子發(fā)射源的后基板；前基板，其設置為使得在其本身和所述后基板之間限定氣密容器空間，且包括通過由所述電子發(fā)射源發(fā)射的電子束照射來發(fā)光的熒光體；以及一個或者多個非蒸發(fā)型吸氣劑，這些吸氣劑分散地設置在所述氣密容器空間中，每個非蒸發(fā)型吸氣劑包括成形體，該成形體包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素作為其主要成分，所述成形體由粉末注射成形形成。
13.根據(jù)權利要求12所述的平板顯示設備，其特征在于，用于保持所述前基板和所述后基板之間的狹小間隙的隔板設置在所述氣密容器空間的內(nèi)部，并且，所述各非蒸發(fā)型吸氣劑通過裝配到所述隔板的一部分中來固定。
14.根據(jù)權利要求12所述的平板顯示設備，其特征在于，用于保持所述前基板和所述后基板之間的狹小間隙的隔板設置在所述氣密容器空間的內(nèi)部，并且，所述各非蒸發(fā)型吸氣劑還作為所述隔板的至少一部分來起作用。
15.根據(jù)權利要求12到14中的任何一項所述的平板顯示設備，其特征在于，所述非蒸發(fā)型吸氣劑設置在這樣的位置，使得不會阻礙從所述電子發(fā)射源朝著所述熒光體發(fā)射電子束，且不直接連接到所述前基板和所述后基板上。
16.一種制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其包括下述步驟，即，通過使用包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素的金屬粉末作為主要成分原料來進行粉末注射成形，從而獲得具有預定形狀的成形體。
17.根據(jù)權利要求16所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，所述金屬粉末的平均粒徑為10μm到20μm。
18.根據(jù)權利要求16所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，所述成形體在基于燒結(jié)后的所述成形體的真密度不小于95％的燒結(jié)溫度的60％到90％的溫度下燒結(jié)。
19.根據(jù)權利要求18所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，所述金屬粉末的平均粒徑為10μm到20μm。
20.根據(jù)權利要求18所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，所述粉末注射成形時的燒結(jié)在真空中進行。
21.根據(jù)權利要求19所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，所述粉末注射成形時的燒結(jié)在真空中進行。
22.根據(jù)權利要求18到21中的任何一項所述的制造非蒸發(fā)型吸氣劑的方法，其特征在于，涂覆層通過薄膜成形工藝形成在燒結(jié)后的所述成形體的表面的至少一部分上。
23.一種制造平板顯示設備的方法，其包括的步驟為通過使用包括從包含鈦、鋯、鋁、釩和鐵的組中選擇的至少一種元素的金屬粉末作為主要成分原料來進行粉末注射成形，從而獲得具有預定形狀的非蒸發(fā)型吸氣劑；制備包括電子發(fā)射源的后基板；制備包括通過由所述電子發(fā)射源發(fā)射的電子束照射來發(fā)光的熒光體的前基板；制備用于確定所述后基板和所述前基板之間的間距的隔板；將所述非蒸發(fā)型吸氣劑按壓裝配到所述隔板中，以及以其間具有按壓裝配有所述非蒸發(fā)型吸氣劑的隔板的方式將所述后基板和所述前基板相互接合，從而在所述基板之間限定氣密容器空間。
全文摘要
一種非蒸發(fā)型吸氣劑，該吸氣劑吸氣效果優(yōu)良，該吸氣劑能夠使顯示單元、特別是平板顯示單元中的氣密容器的內(nèi)部保持高真空狀態(tài)，該吸氣劑容易安裝且不易污染該內(nèi)部；一種設置有該吸氣劑的顯示裝置；以及它們的生產(chǎn)方法。該非蒸發(fā)型吸氣劑(20)主要包含選自鈦、鋯、鋁、釩、鐵中的至少任何一種元素，且設置有由粉末注射成形形成的壓制物，該壓制物包括具有10％～30％的孔隙率的多孔元件。
文檔編號B22F3/24GK1552085SQ0281742
公開日2004年12月1日 申請日期2002年6月28日 優(yōu)先權日2001年7月6日
發(fā)明者長谷川陽二 申請人:索尼株式會社