非蒸发型吸气剂、显示设备及其制造方法

专利名称：非蒸发型吸气剂、显示设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及非蒸发型吸气剂、显示设备及其制造方法。
背景技术：
近年来已经提出了诸如场致发射显示器(此后简写为FED)之类的平板显示设备，其中，用从诸如场致发射装置之类的电子发射源发射的电子束来照射荧光体，以引起荧光体发光，从而形成图像。
在FED中，设置有以矩阵形式排列的电子发射源的基板和设置有荧光体的基板相互相对设置，其间具有微小的间隙，密封这些基板的外围以形成气密的容器，该气密容器内部保持高真空或者超高真空，且用从电子发射源发射的电子束来照射荧光体，以引起荧光体发光，从而显示出图像。
为了FED的可靠工作，必须使在基板之间形成的气密容器内部保持超高真空(压力不高于大约1×10-6Pa)。这是因为，在较低程度的真空下(也就是在较高的压力下)，用作电子发射源的场致发射装置被污染，导致与电子发射特性(发射特性)有关的问题，且导致缩短FED的寿命。
这样，在诸如FED之类的包括其中具有高真空度的气密容器的平板显示设备中，气相沉积型吸气剂设置在吸气剂腔内部，以通过吸气效应提高气密容器内部的真空度，该吸气剂腔设置在气密容器的端部部分。此外，还提出了在气密容器内部提供非蒸发型的吸气剂。
在诸如FED之类的平板显示设备中，前基板和后基板之间的间隙小到大约1.5mm或者更小，很难使该内部空间达到超高真空，但是使该内部空间中的所有位置保持均匀的真空度是重要的。此外，在FED的工作中，用从场致发射装置发射的电子来对荧光体表面照射引起一种气体或者多种气体的释放。当由于一种或者多种气体的释放而在后基板上形成有场致发射装置的区域中产生真空度梯度时，该场致发射装置可能根据位置被污染，且在污染部分处的发射特性降低，导致FED的寿命缩短。因此，仅通过设置在该气密容器的端部部分处的气相沉积型吸气剂，不能避免产生真空度梯度。考虑到这个情况，在诸如FED之类的平板显示设备中，以分散的方式设置非蒸发型吸气剂的需要已在不断增加，以便保持气密容器内部的均匀的超高真空。
传统上，非蒸发型吸气剂通过气相沉积或者溅射来形成。在非蒸发型吸气剂的形成中，必须在避开场致发射装置图案和荧光体图案的位置处形成非蒸发型吸气剂，导致在需要精确掩模处理的制造工艺基础方面产生困难。如果掩模不令人满意，且由于气相沉积或者类似情况污染了场致发射装置，那么产生了与发射特性有关的问题，且缩短了诸如FED之类的平板显示设备的寿命。
顺便说一下，除了气相沉积和溅射以外，还提出了一些通过成膜工艺来形成非蒸发型吸气剂的方法。例如，日本专利公开物No.Hei5-159697提出了通过粉末加工成形或者粉末加压成形烧结技术来生产非蒸发型吸气剂的方法。
然而，根据在该出版物中公开的方法，由于诸如收缩率分布之类的原因，在烧结时易出现开裂或者变形，这样就产生了不可能形成具有复杂形状的非蒸发型吸气剂的限制。此外，粉末成形产生除尘的问题。
作为一种在平板显示设备内部设置和固定通过粉末加压成形烧结技术或者类似技术来形成的非蒸发型吸气剂的方法，已经提出了通过使用粘结剂来固定该非蒸发型吸气剂的方法，如在例如日本专利公开物NO.2000-311638中所公开的。然而，在该方法中，在施加粘结剂时很难完成掩模。此外，根据粘结剂的种类，在吸气剂的热激活处理期间或者之后，气体可能从粘结剂中释放出来，导致吸气剂的吸气能力降低，或者导致场致发射装置的污染，结果发射特性降低。此外，为了避免这样的问题，必须设计用于防止气体从粘结剂中释放出来的措施。
这样，特别是在平板显示设备中，很难设置非蒸发型吸气剂。
在考虑到上述的情况下提出了本发明。因此，本发明的第一个目的是提供一种非蒸发型吸气剂、一种包括该吸气剂的显示设备及其制造方法，该吸气剂吸气效果极好，并能够使显示设备、特别是平板显示设备等中的气密容器的内部保持高真空状态，而且该吸气剂能够容易地安装且比较不容易污染气密容器的内部。
本发明的第二个目的是提供一种平板显示设备及其制造方法，该平板显示设备能够增强来自诸如场致发射装置之类的电子发射源的电子束的发射的可靠特性，且能够实现更长的寿命。

发明内容
为了达到第一个目的，根据本发明，提供了一种非蒸发型吸气剂，该吸气剂包括一个成形体，该成形体包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为主要成分，该成形体由粉末注射成形形成。
根据本发明的非蒸发型吸气剂包括由粉末注射成形形成的成形体，因此，与由传统的粉末烧结技术(例如，在日本专利公开物Nos.Hei8-225806和Hei 5-159697中公开的粉末加压烧结技术)生产的非蒸发型吸气剂相比，本发明的吸气剂可以有较复杂的形状。这是由于这样的事实，即，在粉末注射成形中，包含作为主要成分的金属粉末的被捏和的混合物可以注入具有复杂形状的模具中。此外，即使具有复杂形状的成形体在烧结时也具有收缩率，收缩率在所有部分中相对稳定，当作为结构体安装到诸如平板显示设备之类的显示设备的气密容器中时，成形体具有足够的机械强度，且成形体没有象除尘这样的问题。
此外，由于根据本发明的非蒸发型吸气剂包括由粉末注射成形形成的成形体，所以其可以生产出具有复杂形状的小型非蒸发型吸气剂。结果，根据本发明的多个非蒸发型吸气剂可以分散地设置在诸如FED之类的平板显示设备中的基板之间的狭小间隙区域中，而不降低基板之间的耐电压特性，且不与场致发射装置和荧光体的图案重叠。
最好该成形体包括具有10％到30％的孔隙率的多孔坯体。该多孔坯体的孔隙率更优选的是大约25％。
当孔隙率太低时，吸气特性趋向于被降低；另一方面，当孔隙率太高时，成形体的强度趋向于被降低。
在上述范围内设定成形体的孔隙率确保了，在该成形体经过预定的激活处理以后，气体通过孔无浪费地被吸收到成形体内部。
在该成形体的至少一部分上最好设置涂覆层。对该涂覆层的厚度没有特别限制，但是最好是大约0.05μm到3μm。
该涂覆层最好包括从包括钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素，且通过薄膜成形方法在成形体的表面上形成。构成该涂覆层的材料和构成该成形体的材料可以相互相同、或者相互不同。该涂覆层可以形成在该成形体的整个表面上、或形成在该成形体的预定的一个表面上，或者只在该成形体的预定部分上形成。对用于形成涂覆层的薄膜成形方法没有特别限制，该方法的例子包括诸如电子束气相沉积方法的气相沉积方法和溅射方法。
形成涂覆层的目的是扩大用于起吸气剂作用的有效表面区域，从而增强吸气能力，或者通过形成与成形体本身的吸气剂材料不同的材料的吸气剂涂覆层，从而根据每种气体来控制吸气能力。从这个角度来看，该涂覆层是吸气剂层。
该成形体最好包括钛作为主要成分，且涂覆层包括锆作为主要成分。
对于通过使用电子束气相沉积方法生产的非蒸发型吸气剂的吸气能力，单独使用锆比单独使用钛可以提供更高的吸气能力。与单独使用锆情况相比，在单独使用钛的情况下，更容易获得具有更大吸气面积的多柱状结构的气相沉积膜。然而，与单独地气相沉积钛的情况相比，在单独地气相沉积锆的情况下，每单位面积的吸气能力更大。
在本发明中，通过主要由钛组成成形体以及主要由锆组成涂覆层，可以期待实现兼具钛和锆两者的优点的非蒸发型吸气剂。
根据本发明的非蒸发型吸气剂安装在例如显示设备的气密容器中。或者，该非蒸发型吸气剂被安装到阴极射线管中的阴极结构的一部分上。或者，该非蒸发型吸气剂安装在构成平板显示设备的前基板和后基板之间所形成的气密容器中。
为了达到第一个目的，根据本发明，提供了一种制造非蒸发型吸气剂的方法，其包括进行粉末注射成形的步骤，同时使用包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素的金属粉末(包括合金粉末)作为主要成分原料，从而获得具有预定形状的成形体。
与根据相关技术通过粉末烧结工艺来制造非蒸发型吸气剂的方法的情况相比，根据本发明的制造非蒸发型吸气剂的方法，可以获得更复杂的且更小的非蒸发型吸气剂。结果，根据本发明的多个非蒸发型吸气剂可以分散地设置在诸如FED之类的平板显示设备中的基板之间的狭小间隙区域中，而不降低基板之间的耐电压特性，且不与场致发射装置和荧光体的图案重叠。
该成形体最好在基于烧结后的成形体具有不小于95％的真密度的烧结温度的60％到90％(最好70％到80％)的温度下进行烧结。
在普通的粉末注射成形中，该烧结温度选择成使得该成形体烧结时具有不小于95％的真密度。传统上，例如在制造包括钛作为主要成分的粉末注射成形体的情况下，该成形体的烧结温度为1100℃到1300℃。
在本发明中，烧结后的该成形体的真密度最好在70％到90％的范围。也就是，烧结后的该成形体的孔隙率最好为10％到30％。为了获得具有这样的孔隙率的成形体，在根据本发明的制造方法中，该成形体在基于烧结后的成形体的真密度不小于95％的烧结温度的60％到90％(最好70到80％)的温度下进行烧结。因此，在本发明中，在制造例如包括钛作为主要成分的粉末注射成形的成形体的情况下，该成形体的烧结温度优选为850℃到950℃。
在非蒸发型吸气剂中，为了吸收更多的气体(气体被化学地和物理地吸收到吸气剂上)，有必要增大吸气剂的有效表面积。为此，构成该吸气剂的成形体最好具有适当的孔，使得气体在遍及成形体的内部渗透和被吸收。
对控制该成形体的孔隙率的方法没有特别限制，然而，这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结剂的数量的方法，以及降低烧结温度和时间的方法。
金属粉末的平均粒径最好为10μm到20μm。
金属粉末的粒径与烧结后的粉末注射成形体的孔隙率有关，该粒径最好尽可能地小，以便增强吸气能力(吸气特性)。
最好在真空中进行粉末注射成形时的烧结。对真空度没有特别限制，例如在1×10-3Pa到1Pa的范围内。通过在这样的真空中进行烧结，促进了成形体的除气效果，且可以将烧结后的该成形体中的氧浓度抑制到例如大约1wt％或者更小。然而应该注意，为了使该成形体作为吸气剂进入实际工作需要该成形体在真空中加热的激活处理，因此，不需要严格控制烧结后的该成形体中的氧浓度。
涂覆层最好通过薄膜成形工艺形成在烧结后的该成形体的表面的至少一部分上。
为了达到第二个目的，根据本发明，提供了一种平板显示设备，其包括包括电子发射源的后基板；前基板，其设置为使得在其本身和后基板之间限定气密容器空间，且包括通过用由电子发射源发射的电子束照射来发光的荧光体；以及多个非蒸发型吸气剂，其分散地设置在气密容器空间中，每个非蒸发型吸气剂包括成形体，该成形体包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为其主要成分，并且该成形体由粉末注射成形形成。
在根据本发明的平板显示设备中，根据本发明的非蒸发型吸气剂分散地设置，使得即使在平板显示设备的长时间工作中，也抑制了真空度的梯度或者非均匀分布。因此，可以增强平板显示没备的电子发射特性，且可以实现该显示设备的更长的寿命。此外，当可以通过只使用设置在气密容器的内部中的非蒸发型吸气剂来保持该气密容器内部的超高真空时，可以不需要在传统的平板显示设备中设置的吸气剂腔和气相沉积型吸气剂。
用于保持前基板和后基板之间的狭小间隙的一个或者多个隔板最好设置在气密容器空间的内部。
对安装该非蒸发型吸气剂的方法没有特别限制，该非蒸发型吸气剂最好通过装配到该隔板或者多个隔板的部分中来固定。
或者，可以采用一种结构，其中，用于保持前基板和后基板之间的狭小间隙的一个或者多个隔板设置在气密容器空间的内部，且该非蒸发型吸气剂还作为该隔板或者多个隔板的至少一部分来起作用。
该非蒸发型吸气剂最好设置在这样的位置，使得不会阻碍从电子发射源朝着荧光体发射电子束，且不直接连接到前基板或者后基板上。
采用一种漂浮的结构，其中，该非蒸发型吸气剂不直接连接到设置有电于发射源的后基板或者具有荧光体的前基板上，这样确保不使基板之间的耐电压特性恶化。顺便说一下，在诸如FED之类的平板显示设备中，例如大约5kV的高电压加在基板之间。
为了达到第二个目的，根据本发明，提供了一种制造根据本发明的平板显示设备的方法，其包括的步骤为通过使用包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素的金属粉末作为主要成分原料来进行粉末注射成形，以获得具有预定形状的非蒸发型吸气剂，制备包括电子发射源的后基板，制备包括通过由电子发射源发射的电子束照射来发光的荧光体前基板，制备用于确定后基板和前基板之间的间距的隔板，将非蒸发型吸气剂挤压装配到该隔板中，以及以其间具有挤压装配有非蒸发型吸气剂的方式将后基板和前基板相互接合，以在基板之间形成气密容器空间。
在制造根据本发明的平板显示设备的方法中，该非蒸发型吸气剂通过按压装配来固定，从而避免了从粘结剂散发气体。尤其是，在多个非蒸发型吸气剂分散地设置在该平板显示设备的气密容器的内部中的情况下，传统的分散方法具有从粘结剂散发气体的问题；另一方面，根据本发明的制造方法没有增加气体散发的有害效果。此外，与通过气相沉积工艺以预定的图案形成非蒸发型吸气剂的制造方法相对比，在根据本发明的制造方法中，不需要用于在基板上气相沉积的掩模，且不存在掩模的有害影响。


图1是根据本发明的一个实施例的平板显示设备的总的截面图。
图2是显示图1中所示的隔板和非蒸发型吸气剂之间关系的透视图。
图3A是根据本发明的一个实施例的非蒸发型吸气剂的主要部分的放大的概念图，图3B是根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的放大的概念图。
图4A到4D是示出根据本发明的其它实施例的非蒸发型吸气剂的形状的透视图。
图5A是显示根据本发明的一个实施例的非蒸发型吸气剂的吸气能力和传统的非蒸发型吸气剂的吸气能力的曲线，图5B是显示根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的吸气能力的曲线。
图6A到6C是根据本发明的实施例的非蒸发型吸气剂的电子显微镜照片。
图7是根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的扫描电镜(SEM)照片。
具体实施例方式
现在根据附图中显示的实施例来描述本发明。
图1是根据本发明的一个实施例的平板显示设备的总的截面图；图2是显示图1中所示的隔板和非蒸发型吸气剂之间关系的透视图；图3A是根据本发明的一个实施例的非蒸发型吸气剂的主要部分的放大的概念图，图3B是根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的放大的概念图；图4A到图4D是示出根据本发明的其它实施例的非蒸发型吸气剂的形状的透视图；图5A是显示根据本发明的一个实施例的非蒸发型吸气剂的吸气能力和传统的非蒸发型吸气剂的吸气能力的曲线，图5B是显示根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的吸气能力的曲线；图6A到6C是根据本发明的实施例的非蒸发型吸气剂的电子显微镜照片；以及图7是根据本发明的另一个实施例的非蒸发型吸气剂的扫描电镜(SEM)照片。
如图1所示，根据本发明的一个实施例的平板显示设备2被称为FED，其包括前基板4和设置为与前基板4相对的后基板6，在它们之间有预定的间隔距离D。例如，该预定的间隔距离D大约是1.5mm或者更小。
在后基板6的内表面上，形成有电子发射源层12，在该电子发射源层中以预定的矩阵图案设置有场致发射装置。在前基板4的内表面上，以预定的图案设置荧光体14，该荧光体通过由电子发射源层12中的场致发射装置发射的电子束照射来发光。顺便说一下，虽然在图1中只显示了三个荧光体14，但是在实际中，根据象素的数量，多个荧光体14以预定的图案设置在前基板4的内表面上。
一种密封材料8设置在前基板4和后基板6之间的外围部分，使得在基板4和6之间形成平的气密容器5。该密封材料8包括例如由玻璃粉(frit glass)，且通过将玻璃粉应用到基板4和6之间的外围部分并热封基板来形成。
此外，隔板10以预定的间隔距离设置在基板4和6之间的气密容器5内部，以便保持预定的间隔距离D。这些隔板10由电绝缘的材料或者具有高阻抗的材料制成，且以这样的图案设置在气密容器5的内部，即，在平面图中不与荧光体14的图案和电子发射源层12中的场致发射装置的图案重叠。
吸气剂腔30连接到后基板6的外围端部的外表面上，且气密容器5通过在后基板6的外围端部中形成的排气孔31与该吸气剂腔30的内部连通。此外，末端导管34连接到吸气剂腔30的下端。气密容器5的内部由排气装置或者类似物来通过末端导管34排气，此后，封闭该末端导管34，从而气密密封该气密容器5的内部，且将该内部保持在真空条件。顺便说一下，环形气相沉积型吸气剂32设置在吸气剂腔30内部。该气相沉积型吸气剂32包括例如钡或者类似物作为其主要成分。
在该实施例中，多个非蒸发型吸气剂20以这样的图案分散设置在气密容器5的内部，即，在平面图中不与荧光体14的图案和电子发射源层12中的场致发射装置的图案重叠。为了固定每个非蒸发型吸气剂20的安装位置，在该实施例中，如图2所示，设置在气密容器5的内部中的多个隔板10的中的至少一些隔板10的每一个，在其高度方向中(在预定间隔距离D的方向中)的大致中心部分，以沿着其长度方向的预定间隔设置有装配孔11。这些装配孔11可以是穿透隔板10的厚度(从正面到背面)的通孔，或者可以是有底的孔。
如图2所示，非蒸发型吸气剂20包括吸气剂主板22和吸气剂副板24，副板沿着大致垂直于表面的方向从吸气剂主板22的表面延伸，且彼此以预定的间隔大致平行。吸气剂主板22和吸气剂副板24具有的宽度D1比预定间隔距离D小。吸气剂主板22在其后表面上以和隔板10中形成的装配孔11的间隔相同的间隔设置有按压装配凸出物26。这些按压装配凸出物26被按压装配到相应的装配孔11中，从而该非蒸发型吸气剂20可以位置确定地固定到隔板10的壁表面上。
吸气剂主板22和吸气剂副板24的厚度、它们的长度、每个吸气剂主板22设置的吸气剂副板24的数量，以及设置的间隔设计成避开荧光体14的图案等。
构成非蒸发型吸气剂20的吸气剂主板22、吸气剂副板24以及按压装配凸出物26通过下述的粉末注射成形来一体成形。
在粉末注射成形中，首先捏和包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为主要成分的金属粉末(包括合金粉末)和粘结剂，以制备注射成形材料。金属粉末的平均粒径没有特别限制，例如是10μm到20μm。此外，对粘结剂没有特别限制，例如是基于石蜡-丙烯(paraffin-propylene)的粘结剂。
接下来，将该粉末注射成形材料注入具有在图2中显示的非蒸发型吸气剂20的形状的腔的模具内部，以获得预成形体。然后，去除包含在该预成形体中的粘结剂。直到这个阶段的工艺都是在与那些普通的粉末注射成形中的条件大致相同的条件下实施的。然而，应该注意，该粘结剂的含量可以增加到大于普通粉末注射成形中的粘结剂含量，以便增加烧结后的成形体的孔隙率。
接下来，在该实施例中，烧结预成形体，以获得包括烧结体的成形体。该烧结温度最好是基于烧结后的成形体的真密度不小于95％的烧结温度的60％到90％(最好70％到80％)。
在普通的粉末注射成形中，该烧结温度是这样选择的，使得烧结后的成形体的真密度不小于95％。传统上，在制造包括例如钛作为主要成分的粉末注射成形的成形体的情况下，该成形体的烧结温度为1100℃到1300℃。
在该实施例中，烧结后的该成形体的真密度最好在70％到90％的范围。也就是，烧结后的该成形体的孔隙率最好为10％到30％，尤其是大约25％。为了获得具有这样的孔隙率的成形体，在根据该实施例的制造方法中，烧结在基于烧结后的成形体的真密度不小于95％的烧结温度的60％到90％(最好70％到80％)的温度下进行。因此，在该实施例中，在制造包括例如钛作为主要成分的粉末注射成形体的情况下，该成形体的烧结温度最好为850℃到950℃。
在非蒸发型吸气剂中，为了吸收更多的气体(气体被化学地和物理地吸收到吸气剂上)，有必要增大吸气剂的有效表面积。为此，构成该吸气剂的成形体最好具有适当的孔，使得气体在遍及成形体的内部渗透和被吸收。
此外，最好在真空中进行烧结。对真空度没有特别限制，例如是1×10-3Pa到1Pa。通过在这样的真空中进行烧结，促进了成形体的除气效果，且可以将烧结后的该成形体中的氧浓度抑制到例如大约1wt％或者更小。然而应该注意，由于使该成形体作为吸气剂进入实际工作需要在真空中加热的激活处理，因此，不需要严格控制烧结后的该成形体中的氧浓度。
顺便说一下，对激活处理的温度和时间没有特别限制；例如，温度大约为300℃到500℃，时间例如是1到5小时。
如上所述获得的包括粉末注射成形体的非蒸发型吸气剂20的微观结构在图3A中显示，其中，在烧结体21的颗粒之间形成预定的孔23。顺便说一下，如图3B所示，单独地包括锆的非蒸发型吸气剂的涂覆层25例如可以通过电子束气相沉积工艺在构成非蒸发型吸气剂20的烧结体21的表面上形成。对涂覆层25的膜厚没有特别限制，且最好是大约0.05到3μm，更优选的是大约0.1到2μm。
接下来将描述在图1中所示的平板显示设备2的制造方法。
通过淤浆工艺(slurry process)、印刷工艺(printing process)、电沉积工艺或者类似的工艺将荧光体14施加到由透明玻璃或者类似物制成的前基板的内表面上。此外，电子发射源层12形成在由透明玻璃、不透明玻璃或者类似物构成的后基板6的内表面上，场致发射装置以预定的矩阵图案布置在该电子发射源层中。该电子发射源层12中的场致发射装置的图案对应于荧光体14的图案。
接下来，前基板4和后基板6通过它们中的多个隔板10相互粘附，使得它们的内表面以预定的间隔距离D相对。多个隔板10中的至少一些分别通过按压装配使上述的非蒸发型吸气剂20固定其上，多个非蒸发型吸气剂20沿着基板的表面以均匀分散的状态设置。然后，通过用密封材料8的熔接密封来在基板4和6之间形成平的气密容器5。此后，排气装置连接到末端导管34上，对气密容器5的内部排气，在气密容器5的内部到达目标真空度以后，封闭该末端导管34，以获得包括FED的平板显示设备。顺便说一下，在该气密容器5的内部的排气期间，可以加热基板4和6来促进排气，或者可以进行用于激活非蒸发型吸气剂20的加热处理。此外，为了实现气相沉积型吸气剂32的吸气效果，可以通过外部高频加热来将吸气剂32加热到闪光。
在包括以该方式获得了超高真空的气密容器5的平板显示设备2中，可以进行如FED的工作。
根据该实施例的非蒸发型吸气剂20包括由粉末注射成形形成的成形体，因此与由传统的粉末烧结工艺(例如，在日本专利公开物No.Hei 8-225806和Hei 5-159697中公开的粉末加压烧结工艺)生产的非蒸发型吸气剂相比，可以具有如图2所示的复杂形状。这是因为在粉末注射成形中，包括金属粉末作为主要成分的捏和的混合物可以注入具有复杂形状的模具中。此外，即使成形体具有复杂的形状，该成形体也具有足够的机械强度，以用作安装在平板显示设备2的气密容器5中的结构体，且没有像除尘这样的问题。
此外，由于每个非蒸发型吸气剂20包括由粉末注射成形形成的成形体，所以多个非蒸发型吸气剂20可以分散地布置在平板显示设备2中的基板4和6之间的狭小间隙区域中，而不降低基板4和6之间的耐电压特性，且不与场致发射装置和荧光体14的图案重叠。
此外，在该实施例中，在预定的范围内设置非蒸发型吸气剂20的孔隙率，从而确保了气体通过在图3A或图3B中显示的孔23无浪费地渗透和吸收到烧结体21的内部。
此外，通过如图3B所示形成的涂覆层25，可以增大作为吸气剂起作用的有效表面积，从而增强吸气能力，或者可以由不同于成形体本身的吸气剂材料的材料形成吸气剂涂覆层25，从而根据气体种类来控制吸气能力。
对于通过使用电子束气相沉积工艺生产的非蒸发型吸气剂的吸气能力，单独使用锆比单独使用钛可以提供更高的吸气能力。与单独使用锆情况相比，单独使用钛具有比较容易获得具有更大吸气面积的多柱状结构的气相沉积膜的优点。然而，另一方面，与单独地气相沉积钛的情况相比，单独地气相沉积锆使每单位面积的吸气能力更大。
在图3B显示的实施例中，通过主要由钛作为主要成分组成的烧结体21和主要由锆作为主要成分组成的涂覆层25，可以期待获得兼具钛和锆两者的优点的非蒸发型吸气剂20。
此外，在图1中显示的平板显示设备2中，该非蒸发型吸气剂20分散地设置，使得即使在平板显示设备的长时间工作中，也抑制了真空度的梯度或者非均匀分布。此外，当通过仅使用设置在气密容器5的内部中的非蒸发型吸气剂20而可以保持该气密容器5内部的超高真空时，可以不需要在平板显示设备2中设置的吸气剂腔30和气相沉积型吸气剂32。
此外，在该实施例中，该非蒸发型吸气剂20最好设置在这样的位置，使得不会阻碍从电子发射源层12朝着荧光体14发射电子束，且不直接连接到前基板4和后基板6上。采用这样一种漂浮的结构，其中，该非蒸发型吸气剂不直接与设置有电子发射源的后基板和包括荧光体的前基板接触，这样确保不使基板之间的耐电压特性恶化。顺便说一下，在诸如FED之类的平板显示设备2中，例如大约5kV的高电压加在基板之间。
而且，在制造根据本发明的平板显示设备2的方法中，该非蒸发型吸气剂20通过按压装配到隔板10中来固定，从而避免了从粘结剂释放气体。尤其是，在多个非蒸发型吸气剂通过传统的制造方法分散地设置在该平板显示设备的气密容器的内部中的情况下，具有从粘结剂释放气体的问题；另一方面，在根据本实施例的制造方法中，避免了增加气体释放的有害效果。此外，与通过气相沉积工艺以预定的图案形成非蒸发型吸气剂的方法相对比，在根据本实施例的制造方法中，不需要用于在基板上气相沉积的掩模，且因此不存在掩模的有害影响。
顺便说一下，本发明不局限于上述的实施例，在本发明的范围内可以有多种变形。
例如，对非蒸发型吸气剂的具体形状没有特别限制；也就是，例如，如图4A到图4D所示，可以考虑具有不同形状的非蒸发型吸气剂20a到20d。
在图4A中显示的非蒸发型吸气剂20a包括圆柱形非蒸发型吸气剂主体22a和按压装配凸出部分26a，它们通过粉末注射成形来一体成形。该非蒸发型吸气剂20a以和在图2中显示的非蒸发型吸气剂20相同的方式来通过按压装配固定到隔板10中的装配孔11中。
在图4B中显示的非蒸发型吸气剂20b是十字形的，且通过粉末注射成形来一体成形。该非蒸发型吸气剂20b设置在这样的位置，使得在平面图中不重叠在图1中显示的荧光体14的图案上。
在图4C中显示的非蒸发型吸气剂20c还作为隔板10c的至少一部分起作用，且通过粉末注射成形一体成形。
在图4D中显示的非蒸发型吸气剂20d是矩形框形的，且通过粉末注射成形来一体成形。该非蒸发型吸气剂20d设置在这样的位置，使得在平面图中不重叠在图1中显示的荧光体14的图案上。
例子现在根据例子来更详细地描述本发明，这些例子不是限定性的。
例子1在粉末注射成形中，首先将包括元素钛作为主要成分的金属粉末和粘结剂相互捏和，以制备注射成形材料。金属粉末的平均粒径是10μm到20μm。此外，使用基于石蜡-丙烯(paraffin-propylene)的粘结剂作为粘结剂。
接下来，将该粉末注射成形材料注入具有图4C中显示的非蒸发型吸气剂20c的形状的腔的模具中，以形成预成形体。然后，去除包含在该预成形体中的粘结剂。直到这个阶段的过程都是在与普通的粉末注射成形的条件相同的条件下实施的。
接下来，烘焙该预成形体，以获得包括烧结体的成形体。该烘焙温度是900℃。该烧结后的成形体的孔隙率是25％。该烧结后的成形体的电子显微镜照片在图6A中显示。
接下来，测量该烧结后的成形体对一氧化碳(CO)气体的吸气能力(吸气特性)。在作为非蒸发型吸气剂的该烧结体于400℃下在1×10-3Pa到1Pa的真空中进行激活处理2小时且冷却以后，进行吸气能力的测量。该结果在图5A中由曲线A1表示。
在图5A中，纵坐标轴表示吸气能力测量仪器中在预定位置处的压力，横坐标轴表示从吸气开始的时间流逝。在该图中，在相应于吸气能力为0(零)的压力直线A0和曲线A1之间限定的面积表示吸气能力。也就是，该面积越大，吸气能力越强。如图5A所示，确认到可以获得足够高的吸气能力。
比较例子1单独地由锆构成的且具有与例子1中的非蒸发型吸气剂的烧结体相同的形状和重量的非蒸发型吸气剂通过电子束气相沉积工艺形成。对这样获得的该非蒸发型吸气剂进行吸气能力测量，除了激活处理是在400℃下进行4小时以外，其余以和例子1中相同的方式来进行。该结果由图5A中的曲线A2表示。
比较例子2单独地由钛构成的且具有与例子1中的非蒸发型吸气剂的烧结体相同的形状和重量的非蒸发型吸气剂通过电子束气相沉积工艺形成。对这样获得的该非蒸发型吸气剂进行吸气能力测量，除了激活处理是在400℃下实施4小时以外，其余以和例子1中相同的方式来进行。该结果由图5A中的曲线A3表示。
评价如图5A所示，与例子1相比，比较例子1和2表现了更高的初始吸气能力，但是显示了更低的吸气能力保持效果；也就是，在比较例子1和2中，随着时间的流逝，吸气能力快速下降。认为这样的结果的理由如下。认为，在气相沉积型吸气剂的情况下，很难形成具有稳定孔条件的吸气剂，且该气相沉积的膜的内部很少被用作吸气剂。另一方面，在例子1中的吸气剂从初始阶段到最终阶段显示了稳定的吸气能力，表示了吸气的高可靠性。认为气体还被吸收到包括烧结体的吸气剂的内部，且吸气剂的整个部分被用作吸气剂。
例子2单独地由锆构成的气相沉积的膜通过电子束气相沉积工艺形成在例子1中获得的吸气剂的烧结体的表面上，对最后得到的吸气剂进行和例子1中相同的吸气能力测试。该气相沉积的膜的厚度为0.1μm。该结果由图5B中的曲线A4表示。此外，这样获得的吸气剂扫描电镜(SEM)截面照片在图7中显示。
如图5B中所示，与在例子1中获得的吸气剂相比，在例子2中获得的吸气剂显示了更长的吸气能力的寿命，且总体上提高吸气能力达到约10％。
例子3除了成形体的烧结温度设置为950℃外，其余以和例子1中相同的方式形成包括烧结体的非蒸发型吸气剂。这样获得的吸气剂的截面照片在图6B中显示。确认到通过该方法可以形成足够的孔。
参考例子1除了成形体的烧结温度设置为1100℃外，其余以和例子1中相同的方式形成包括烧结体的非蒸发型吸气剂。这样获得的吸气剂的截面照片在图6C中显示。确认到通过该方法可以形成更少的孔。
如上所述，根据本发明，可以提供一种非蒸发型吸气剂、一种包括该吸气剂的显示设备及其制造方法，该吸气剂的吸气能力的可靠性优良，该吸气剂能够维持在显示设备，特别是平板显示设备或者类似物中的气密容器的内部的高真空条件，该吸气剂能够容易地安装且比较不容易污染气密容器的内部。
此外，根据本发明，可以提供一种平板显示设备及其制造方法，在该平板显示设备中，可以在整个显示区域上抑制真空度的梯度或者非均匀分布，能够增强来自诸如场致发射装置之类的电子发射源的电子束的发射的可靠性，且能够实现更长的寿命。
权利要求
1.一种非蒸发型吸气剂，其包括成形体，该成形体包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为其主要成分，所述成形体由粉末注射成形形成。
2.根据权利要求1所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，所述成形体包括具有10％到30％的孔隙率的多孔坯体。
3.根据权利要求1所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，在所述成形体的至少一部分上设置有涂覆层。
4.根据权利要求2所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，在所述成形体的至少一部分上设置有涂覆层。
5.根据权利要求3所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，所述涂覆层包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为其主要成分，且通过薄膜成形方法形成在所述成形体的表面上。
6.根据权利要求4所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，所述涂覆层包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为其主要成分，且通过薄膜成形方法形成在所述成形体的表面上。
7.根据权利要求3所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，所述成形体包括钛作为其主要成分，且所述涂覆层包括锆作为其主要成分。
8.根据权利要求4所述的非蒸发型吸气剂，其特征在于，所述成形体包括钛作为其主要成分，且所述涂覆层包括锆作为其主要成分。
9.一种显示设备，其中，权利要求1到8的任何一项所述的非蒸发型吸气剂安装在所述显示设备中的气密容器中。
10.一种阴极射线管，其中，权利要求1到8的任何一项所述的非蒸发型吸气剂安装到阴极结构体的一部分上。
11.一种平板显示设备，其中，权利要求1到8中的任何一项所述的非蒸发型吸气剂安装在形成于前基板和后基板之间的气密容器中。
12.一种平板显示设备，其包括包括电子发射源的后基板；前基板，其设置为使得在其本身和所述后基板之间限定气密容器空间，且包括通过由所述电子发射源发射的电子束照射来发光的荧光体；以及一个或者多个非蒸发型吸气剂，这些吸气剂分散地设置在所述气密容器空间中，每个非蒸发型吸气剂包括成形体，该成形体包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素作为其主要成分，所述成形体由粉末注射成形形成。
13.根据权利要求12所述的平板显示设备，其特征在于，用于保持所述前基板和所述后基板之间的狭小间隙的隔板设置在所述气密容器空间的内部，并且，所述各非蒸发型吸气剂通过装配到所述隔板的一部分中来固定。
14.根据权利要求12所述的平板显示设备，其特征在于，用于保持所述前基板和所述后基板之间的狭小间隙的隔板设置在所述气密容器空间的内部，并且，所述各非蒸发型吸气剂还作为所述隔板的至少一部分来起作用。
15.根据权利要求12到14中的任何一项所述的平板显示设备，其特征在于，所述非蒸发型吸气剂设置在这样的位置，使得不会阻碍从所述电子发射源朝着所述荧光体发射电子束，且不直接连接到所述前基板和所述后基板上。
16.一种制造非蒸发型吸气剂的方法，其包括下述步骤，即，通过使用包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素的金属粉末作为主要成分原料来进行粉末注射成形，从而获得具有预定形状的成形体。
17.根据权利要求16所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，所述金属粉末的平均粒径为10μm到20μm。
18.根据权利要求16所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，所述成形体在基于烧结后的所述成形体的真密度不小于95％的烧结温度的60％到90％的温度下烧结。
19.根据权利要求18所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，所述金属粉末的平均粒径为10μm到20μm。
20.根据权利要求18所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，所述粉末注射成形时的烧结在真空中进行。
21.根据权利要求19所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，所述粉末注射成形时的烧结在真空中进行。
22.根据权利要求18到21中的任何一项所述的制造非蒸发型吸气剂的方法，其特征在于，涂覆层通过薄膜成形工艺形成在烧结后的所述成形体的表面的至少一部分上。
23.一种制造平板显示设备的方法，其包括的步骤为通过使用包括从包含钛、锆、铝、钒和铁的组中选择的至少一种元素的金属粉末作为主要成分原料来进行粉末注射成形，从而获得具有预定形状的非蒸发型吸气剂；制备包括电子发射源的后基板；制备包括通过由所述电子发射源发射的电子束照射来发光的荧光体的前基板；制备用于确定所述后基板和所述前基板之间的间距的隔板；将所述非蒸发型吸气剂按压装配到所述隔板中，以及以其间具有按压装配有所述非蒸发型吸气剂的隔板的方式将所述后基板和所述前基板相互接合，从而在所述基板之间限定气密容器空间。
全文摘要
一种非蒸发型吸气剂，该吸气剂吸气效果优良，该吸气剂能够使显示单元、特别是平板显示单元中的气密容器的内部保持高真空状态，该吸气剂容易安装且不易污染该内部；一种设置有该吸气剂的显示装置；以及它们的生产方法。该非蒸发型吸气剂(20)主要包含选自钛、锆、铝、钒、铁中的至少任何一种元素，且设置有由粉末注射成形形成的压制物，该压制物包括具有10％～30％的孔隙率的多孔元件。
文档编号B22F3/24GK1552085SQ0281742
公开日2004年12月1日 申请日期2002年6月28日 优先权日2001年7月6日
发明者长谷川阳二 申请人:索尼株式会社