CN1332413C - 带无环吸气器的电子设备、固定无环吸气器的方法及其激活方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于简便地固定简单结构的无环吸气器并增加设置无环吸气器的自由度的电子设备，例如真空荧光显示管。无环吸气器(G11-G13)通过激光束固定于玻璃阳极基板(111)的内表面。从阳极基板(111)外侧施加到无环吸气器(G11-G13)的激光束穿过阳极基板(111)并加热及熔化该吸气器(G11-G13)，基板(111)的内表面通过加热而熔化。由于当被冷却时吸气器(G11-G13)和基板(111)的熔化部分凝固，从而吸气器(G11-G13)被固定于基板(111)上。无环吸气器(G11-G13)通过将吸气剂材料压力成形为任意形状而获得。

Description

带无环吸气器的电子设备、 固定无环吸气器的方法及其激活方法
技术领域
本发明涉及具有无环吸气器(ring-less getter)的电子设备，适用于电子管(例如荧光显示管、阴极射线管(CRT)、等离子显示屏(PDP)等)和电致发光显示器(FLD)。此外，本发明涉及用于固定无环吸气器的方法及其激活方法。
背景技术
在诸如电子管和电致发光二极管(ELD)的电子设备中，密封容器容纳一吸气器(getter)。通过从外部照射无线电波或者激光束来加热并激活该吸气器。从而，该吸气器吸收壳体内的气体或潮气或者发出特定气体。例如，当电子管属于真空管时，吸气器吸收壳体内存在的气体，从而增加真空度。当电子管属于放电管时，吸气器吸收被导入壳体中的除具有作为主要成分的氙或氖的放电气体之外的不需要的气体或者有害气体。在ELD的情况下，吸气器吸收密封容器内的潮气以延长使用寿命。
下面将参照图7和8说明其中安装了传统环形吸气器的荧光显示管。在图7和8中，相同附图标记表示相同组成元件。
图7是示出其中安装了传统吸气器的荧光显示管的剖视图。
图7(a)是沿图7(b)中直线Y2-Y2剖开的部分的剖视图。图7(b)是沿图7(a)中直线Y1-Y1剖开的部分的剖视图。每个上面都涂覆荧光物质的多个阳极55形成于玻璃基板511上。阴极丝532的支座部件(支架或支撑件)531的安装部件52形成于玻璃基板511上。充满吸气剂材料542的环形容器541焊接于吸气剂支座部件543上。在各个阳极电极55和阴极丝532之间布置栅格56。标记512表示玻璃前基板。各个标记513至515表示玻璃侧板。在此省略了阳极接线导体、位于前基板上的透明导电膜及其他部件。
环形容器541充满吸气剂材料542，其中该环形容器为镀镍铁壳体，吸气剂材料由Ba、Ma或者其合金以及附加金属(例如Al或Ni)的混合物制成。
为了激活该环形吸气器54，通过来自荧光显示管外的高频感应加热使吸气剂材料542升温(蒸发)来加热该环形容器541。被蒸发的吸气剂材料542的颗粒在前基板543的内表面上形成吸气剂镜面膜。
采用特定环形容器541和特定支座部件543的环形吸气器54使得难以被最小化并且需要很大的安装空间。该环形吸气剂容器541不得不与阳极基板511相距至少1mm，因为在加热过程中阳极基板511可能被破坏。这使得难以最小化荧光显示管并使其变薄。此外，环形容器541和支座部件543导致更高的加工成本。安装这些部件的艰巨工作增加了荧光显示管的制造成本。
环形吸气器54的安装位置受限于金属部件，例如安装部件52。从而，环形吸气器54的布置没有自由度。
为了改善图7中所示的环形吸气器的缺陷，已经提出了图8中所示的环形吸气器，该吸气器未使用特定环形容器或者特定支座部件。
参照图8(a)，无环吸气器54由前基板512内表面中的凹坑(或凹陷)形成(参考日本专利公开No.Tokki-Hei 5-114373)，在该凹坑中充满吸气剂材料。在该示例中，形成于前基板512中的该凹坑导致了高的加工成本。然而，无环吸气器被填充有足以提供吸气效果的必要量的吸气剂材料，因为不能充分制造深的凹坑。
参照图8(b)，采用丝网印刷或者真空沉积，由厚的或者厚膜吸气剂材料制成的膜状无环吸气器54形成于前基板512的内表面中(参考专利公开No.WO93/16484)。在此示例中，该厚或薄的无环吸气器54不能容纳必要量的以提供充分吸气效果的吸气剂材料。
图8(c)的无环吸气器54可取代图8(a)和8(b)的无环吸气器。在图8(c)中所示的无环吸气器54中，吸气剂材料烧结为直径为2mm且厚度为0.5mm的圆盘形式。利用烧结玻璃57将无环吸气器54附着于前基板512的内表面。在此示例中，具有大的厚度的无环吸气器54可容纳足够量的吸气剂材料。然而，由于粘结强度，特别是无环吸气器和烧结玻璃之间的粘结强度不强(剪切强度小于1N)，无环吸气器54可能在制造荧光显示管的过程中掉下来。
由于吸气剂材料在高的烧结温度下发生恶化(例如，BaAl4被氧化)，用于粘结的烧结玻璃在较低的烧结温度下(例如，低于450℃)在大气环境中被烧结。然而，低的烧结温度导致烧结玻璃浆中有机成分(例如，乙基纤维素)的残余，从而导致荧光显示管的可靠性的恶化。此外，为了利用激光束使无环吸气器54升温，到达烧结玻璃57的激光束释放大量气体，从而使阴极丝532的发光受到显著恶化。
本发明用于解决传统环形吸气器和传统无环吸气器中的上述问题。
本发明的目的在于提供具有无环吸气器的电子设备。该无环吸气器具有简单的结构和设置上的自由度。此外，该无环吸气器便于安装并且适于最小化电子设备(例如，电子管或ELD)并使其变薄。此外，无环吸气器不会由于在安装或者升温的过程中的加热而导致玻璃基板的破裂，并且不会产生恶化电子管功能的气体。
此外，本发明的另一目的在于提供用于固定无环吸气器的方法及激活该无环吸气器的方法。
发明内容
在本发明的一方面中，一种电子设备包括置于密封容器中的玻璃基板，以及利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述玻璃基板上。在本发明的另一方面中，一种电子设备包括置于密封容器中的玻璃基板，利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述玻璃基板上。在该电子设备中，光能是激光束。
在该电子设备中，玻璃基板构成密封容器的一部分。
在该电子设备中，该无环吸气器是通过压力加工吸气剂材料粉末制成的。
在本发明的另一方面中，一种电子设备包括树脂密封容器，以及利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述树脂密封容器内表面上。在本发明的另一方面中，一种固定无环吸气器的方法，包括以下步骤：将通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器置于电子设备中的玻璃基板上；从与所述玻璃基板上设置所述无环吸气器的表面相对的所述玻璃基板表面将光能照射到所述无环吸气器上，以加热并熔化所述无环吸气器；以及所述玻璃基板的与所述无环吸气器接触的部分通过所述无环吸气器的加热而热熔化，所述无环吸气器和所述玻璃基板冷却，从而将所述无环吸气器固定于所述玻璃基板上。
在该方法中，光能是激光束。
在本发明的另一方面中，一种用于激活无环吸气器的方法，包括以下步骤：将通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器置于电子设备中的玻璃基板上；从与所述玻璃基板上设置所述无环吸气器的表面相对的所述玻璃基板表面将光能照射到所述无环吸气器上，以加热并熔化所述无环吸气器；所述玻璃基板的与所述无环吸气器接触的部分通过所述无环吸气器的加热而热熔化，所述无环吸气器和所述玻璃基板冷却，从而将所述无环吸气器固定于所述玻璃基板上；以及向所述无环吸气器照射光能以激活所述无环吸气器。
在该方法中，光能是激光束。
附图说明
在阅读下面的详细说明和附图后，本发明的这个和其他目的、特征和优点将变得更加明显，附图中：
图1(a)和1(b)是示出根据本发明第一实施例的荧光显示管的剖视图；
图2(a)和2(b)是示出根据本发明第二实施例的荧光显示管的剖视图；
图3是示出根据本发明第三实施例的荧光显示管的剖视图；
图4是示出根据本发明第四实施例的荧光显示管的剖视图；
图5(a)、5(c)、5(d)和5(e)是示出根据本发明实施例的无环吸气器的俯视图，图5(b)和5(f)是根据本发明实施例的无环吸气器的剖视图；
图6(a)、6(b)和6(c)是说明用于固定根据本发明实施例的无环吸气器的方法以及用于使其升温的方法的示图；
图7(a)、7(b)和7(c)是示出其中具有传统环形吸气器的荧光显示管的剖视图；以及
图8(a)、8(b)和8(c)是示出其中具有传统无环吸气器的荧光显示管的剖视图。
具体实施方式
下面将通过参照图1至6说明根据本发明实施例的荧光显示管(一种电子设备)、无环吸气器固定方法以及无环吸气器激活方法。相同的标记对应相同的组成元件。
图1是示出根据本发明第一实施例的荧光显示管的剖视图。图1(a)是示出在图1(b)中所示的箭头方向上沿直线X2-X2剖开的部分的剖视图。图1(b)是示出在图1(a)中所示的箭头方向上沿直线X1-X1剖开的部分的剖视图。
参照图1(a)，标记111表示玻璃基板，112表示表示玻璃前基板，113至115表示玻璃侧板，12表示由金属板形成的丝支座部件(支架或支撑件)的安装部件。标记131表示由诸如426合金(45％Ni，6％Cr，剩余为Fe)的金属部件形成的丝支座部件。标记132表示阴极丝，其由上面涂覆有诸如三元碳化物的电子发射材料的W或Re-W芯形成。标记15表示由诸如铝的金属薄膜形成的阳极，在该薄膜上涂覆有诸如ZnO:Zn的荧光物质。标记16表示栅格，其由置于阴极丝132和阳极电极15之间的不锈钢或者426合金形成。各个标记G11至G13表示无环吸气器。
无环吸气器G11至G13是通过模压诸如BaAl4和MaAl混合粉末，或者BaAl4与MaAl和添加金属(例如Ni、Ti或Fe)的混合粉末而制成的。
荧光显示管的壳体或者密封容器是用阳极基板111、前基板112和侧板113至115构建而成的。当侧板是用阳极基板111或前基板112以盒状形式整体制成时，就可省略侧板。
利用从阳极基板外侧照射的激光束，而不用诸如粘结剂的粘结方式，将无环吸气器G11至G13直接结合于阳极基板111的内表面(后面将进行描述)。当选择无环吸气器G11至G13的尺寸时，可使用单无环吸气器或者多无环吸气器。无环吸气器G11至G13的数量取决于用于吸收在荧光显示管中产生的气体所需的吸气剂材料的总量并从而根据气体量进行选择。
无环吸气器G11至G13可模压成给定的形状。通过对应于阳极基板111的静区(dead space)的形式准备多无环吸气器，则可有效地将所述静区用作无环吸气器的固定位置。
图2(a)示出无环吸气器G14、G15固定于前基板112的表面的示例。图2(b)示出无环吸气器G16固定于侧板114的表面的示例。图2(a)的布置和图2(b)的布置可结合在一起。也就是，在单荧光显示管中，无环吸气器G14、G15可固定在前基板112的内表面上并且无环吸气器G16可固定在侧板114上。
图3是示出根据本发明第三实施例的荧光显示管的剖视图。
参照图3，各阴极丝132悬置于前基板112之上并且无环吸气器G17结合于玻璃中间基板116上。
用作支撑栅格16的部件的中间基板116具有开口117，从阴极丝132发出的电子可通过所述开口到达阳极电极15。中间基板116可用作荧光显示管的壳体(或者密封容器)中的中间隔离部件。
各阴极丝132的端部超声波结合于诸如铝的金属层(膜)，用作形成于前基板112上的阳极安装电极。也就是，阴极丝132的各端部夹持在金属层133和金属片134之间，并且金属片134通过超声波焊接(包括扩散焊接、摩擦焊接或者固相接合)结合于金属层133上。诸如铝细线或者玻璃纤维的间隔件135将阴极丝132保持在预定高度。
图3中的无环吸气器G17结合于中间基板116的一表面，但是也可结合于其两个表面。在这种情况下，无环吸气器以互不重叠的方式置于两个表面上。
图4是示出根据本发明第四实施例的荧光显示管的剖视图。参照图4，无环吸气器G18直接结合于阳极接线导体151(由诸如铝的金属膜形成)，该阳极接线导体151形成于阳极基板111上，而没有介入SiO2或者SiN绝缘层。在此，阳极接线导体表示连接至阳极电极的导体并用作源自荧光显示管外的功率供应点。(这可适用于阴极接线导体和栅格接线导体。)在此情况下，即使在结合无环吸气器G18的过程中阳极接线导体151被熔化，阳极接线导体151也不会在无环吸气器G18处断开，因为无环吸气器G18是金属。利用在密封荧光显示管之后照射的激光束使无环吸气器G18升温(如下所述)。然而，由于升温不会导致全部无环吸气器G18的蒸发，所以阳极接线导体151不会断开。
在本实施例中，在阳极接线导体上结合无环吸气器可在无环吸气器的布置中产生更大的自由度。
类似地，该特征也适用于连接形成于阴极基板(前基板)的阴极电极的阴极接线导体或者连接于栅格的栅格接线导体的情况。
图5是示出根据本发明实施例的无环吸气器的俯视图或剖视图。
各个图5(a)和图5(b)示出矩形模压成型的无环吸气器G21。图5(b)是示出沿图5(a)的直线X3-X3剖开的部分的剖视图。
图5(c)示出圆盘形模压成型的无环吸气器G22。图5(d)示出圆环形模压成型的无环吸气器G23。
各个图5(e)和5(f)示出矩形模压成型的无环吸气器G24。图5(f)是示出沿图5(e)的直线X4-X4剖开的部分的剖视图。无环吸气器24由吸气剂材料层G241和金属层G242制成，该金属层由诸如铝的金属板或者金属材料层形成。无环吸气器通过整体模压吸气剂材料和金属板形成。无环吸气器24与固定于阳极基板固定面的金属层G242相结合。铟、锡或者其合金、426合金、铝等可用作金属层G242。
与仅使用吸气剂材料层G241的状态相比，具有金属层G242的无环吸气器24难于破碎并便于无环收气器G24的结合操作。
图5中无环吸气器具有示例性形状，但是可形成其他形状。对应于吸气器安装位置形式的多个无环吸气器可安装在荧光显示管中。从而，可有效地利用荧光显示管中的静区。
图6是说明根据本发明实施例的无环吸气器的固定方法以及无环吸气器的升温激活方法的示图。
如图6(a)所示，激光束L1从阳极基板111外部照射到置于阳极基板111的内表面的无环吸气器G11上。存在一种利用诸如丙烯酸的低温可降解粘结剂暂时安装无环吸气器G11的方法和一种机械夹持无环吸气器然后将其压向阳极基板的方法。激光束L1穿过阳极基板111冲击在无环吸气器G11上，而基本上无吸收。用激光束L1加热并熔化无环吸气器G11。穿透阳极基板111的激光束L1不加热阳极基板111。然而，阳极基板111通过无环吸气器G11的加热而被加热。从而，与无环吸气器G11接触的阳极基板111的部分熔化。在此状态下，无环吸气器G11和阳极基板111被冷却下来，其被熔化的部分凝固，从而无环吸气器G11牢固地固定在阳极基板111上。
传统吸气剂材料可用作无环吸气器G11。然而，当使用BaAl4、MaAl和Ni、Ti、Fe的混合物时，其与Al、Ni发生化学反应，从而产生反应热。由于反应热将无环吸气器G11升温至1050℃，阳极基板111的内表面(其与无环吸气器G11接触)迅速熔化。可适当地选择具有低透射率的(不是全透射)激光束即光能的无环吸气剂材料。
本申请的发明人关注以下实事，即当激光束L1通过玻璃阳极基板111加热无环吸气器G11时，阳极基板111通过无环吸气器G11的加热而热熔化。从而，本发明人发明了这种通过激光束L1的照射将无环吸气器G11连接到阳极基板111的方法。
可通过激光打标系统(laser marker system)或点标系统(dot spot system)照射激光束L1。激光器可以是YAG激光器、准分子激光器、二氧化碳激光器等。
玻璃基板可通过在可见光至使用YAG激光器的1.06μm范围内的波长。特别是，对1.06μm波长表现出高透射率的玻璃基板对YAG激光器是有效的。
本实施例使用具有2mm直径和0.5mm厚度的圆环吸气器和具有2mm×10mm尺寸和0.5mm厚度的扁平无环吸气器。无环吸气器固定于1.1mm厚的纯碱玻璃基板上。非碱性玻璃可用作玻璃基板。
在激光打标系统中，使用YAG激光器并为激光束条件设定17W、10KH和20mm/s。
在激光打标系统中，圆盘无环吸气器的粘结强度(或者剪切强度)是20N，扁平无环吸气器的粘结强度大于等于60N。在相同尺寸和相同条件下，与利用烧结玻璃结合的无环吸气器的粘结强度相比，激光打标系统中的粘结强度可提高20倍。在此，剪切强度表示当在平行于阳极基板的方向上从无环吸气器侧面向结合于阳极基板上的无环吸气器施加作用力时将无环吸气器从阳极基板剥离的作用力。换句话说，剪切强度表示将无环吸气器剥离的最大作用力。
如图6(b)所示，在无环吸气器G1结合于阳极基板111之后，通过传统组装过程组装荧光显示管，然后进行抽真空以进行密封。
如图6(c)所示，激光束L2从前基板外部，即从荧光显示管外壳(或者密封容器)外部照射到无环吸气器G11上。从而，无环吸气器G11激活(升温)并且被蒸发(升温)的吸气剂材料的颗粒在箭头F的方向上溅射。从而，吸气剂镜面膜(未显示)形成于前基板112的内表面上，即荧光显示管外壳的内表面上。激光束L2可从侧板114的外部冲击到无环吸气器G11的侧表面上，从而可在侧板114的内表面上形成Ba的吸气剂镜面膜。
在8W、5kH和100mm/s的照射状态下，可根据激光打标系统照射激光束。
在上述实施例中，已经说明了无环吸气器结合于阳极基板、前基板、侧板或者栅格支撑中间基板上的示例。然而，用于固定无环吸气器的部件不只局限于上述实施例。例如，可将无环吸气器与置于荧光显示管外壳中的玻璃部件固定，例如与玻璃柱(支撑或间隔件)或者玻璃板固定，其可防止蒸发的吸气剂材料溅射到显示表面、电极或者其他部件上。在本发明中，用于固定无环吸气器的玻璃部件被称为玻璃基板。
在各个上述实施例中，已经说明了将无环吸气器固定于各个玻璃基板上的示例。然而，无环吸气器可固定于多个玻璃基板上。可根据荧光显示管的结构适当地选择其上固定无环吸气器的玻璃基板和用于固定的位置。
已经说明了利用激光束结合和升温无环吸气器的示例。然而，除了激光束之外也可使用光能。
在各个实施例中，已经说明了蒸发式吸气剂。然而，也可采用包括诸如Zr、Ti、Ta等主要成分的非蒸发式吸气剂。非蒸发式吸气剂被加热至激活温度，而不升温，以提供气体吸收能力。然而，光能可用于加热非蒸发式吸气剂。
在各个实施例中，已经说明了荧光显示管。然而，可以在各个实施例中使用场发射荧光显示器、大屏幕显示器的发光管、荧光打印头的发光管、诸如CRT属于真空管的电子管、诸如PDP属于放电管的电子管或者诸如ELD的电子设备。当电子设备是属于放电管的电子管或者ELD时，就采用非蒸发式无环吸气器。PDP采用可吸收氮和氧的吸气剂材料。FED，特别是有机FED采用可吸收潮气的吸气剂材料。在有机FED中，在密封容器中容纳各具第一电极的有机发光元件、包括形成于第一电极上的发光层的有机层和形成于有机层上的第二电极。另外，在FED中，密封容器由诸如塑料或者聚合物膜的树脂形成。当树脂是透明的或者对于光能是透明的时，可利用光能将无环吸气器结合于密封容器内表面上，而无需加热树脂。
在各个实施例中，在已经说明的情况下，包括阳极基板、前基板、侧板或者栅格支撑中间基板的所有基板都由玻璃制成。然而，并非所有基板均需要由玻璃制成。仅需要结合有无环吸气器的基板至少为玻璃。或者，仅需要基板的结合有无环吸气器的部分至少为玻璃。
类似地，当无环吸气器被激活时，面向无环吸气器的基板(或者允许照射到无环吸气器的光能通过的基板)的所有部分或者一部分可以是玻璃。
工业适用性
本发明的无环吸气器具有简化的结构并可以仅通过将激光束照射到无环吸气器上而结合于玻璃基板上。从而，可使安装工作简化并易于自动化。
根据本发明，由于无环吸气器可结合于玻璃基板上，所以在设置无环吸气器时自由度变得更大了。例如，无环吸气器可结合于诸如阳极接线导体的金属(电极接线导体)上。
在本发明中，一旦无环吸气器和玻璃基板均被熔化并被凝固，无环吸气器可刚性稳固地结合于玻璃基板上。
另外，由于烧结玻璃没有用于结合无环吸气器，所以其可防止在升温无环吸气器的过程中从烧结玻璃产生的气体阻碍诸如阴极丝的电子源的电子发射。
根据本发明，激光束将无环吸气器结合于玻璃基板上并升温无环吸气器。从而，仅通过改变激光束照射条件，相同的激光束照射器可共用于安装并升温无环吸气器。
另外，通过仅模压吸气剂材料粉末制造的无环吸气器具有简单结构并可简便和低廉地制造。另外，无环吸气器可模制成给定的形状并从而可制造成与电子设备中静区相应的形状。从而，不同形状的无环吸气器的组合可有效地利用电子设备中的静区。
另外，模压无环吸气器可设定为给定厚度。从而，由足以吸收驻留气体的吸气剂材料形成的无环吸气器可安装在电子设备中。

Claims (9)

1.一种电子设备，包括：
置于密封容器中的玻璃基板，以及
利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述玻璃基板上。
2.一种电子设备，包括：
置于密封容器中的玻璃基板，
利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述玻璃基板上；以及
通过利用光能激活所述无环吸气器而形成在所述密封容器的内表面上的吸气剂镜面膜。
3.如权利要求1或2所述的电子设备，其中所述光能是激光束。
4.如权利要求1或2所述的电子设备，
其中所述玻璃基板构成所述密封容器的部分。
5.一种电子设备，包括：
树脂密封容器；以及
利用光能通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器，所述无环吸气器熔化并固定到所述树脂密封容器内表面上。
6.一种用于固定无环吸气器的方法，包括以下步骤：
将通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器置于电子设备中的玻璃基板上；
从与所述玻璃基板上设置所述无环吸气器的表面相对的所述玻璃基板表面将光能照射到所述无环吸气器上，以加热并熔化所述无环吸气器；以及
所述玻璃基板的与所述无环吸气器接触的部分通过所述无环吸气器的加热而热熔化，所述无环吸气器和所述玻璃基板冷却，从而将所述无环吸气器固定于所述玻璃基板上。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述光能是激光束。
8.一种用于激活无环吸气器的方法，包括以下步骤：
将通过模压吸气剂材料形成的无环吸气器置于电子设备中的玻璃基板上；
从与所述玻璃基板上设置所述无环吸气器的表面相对的所述玻璃基板表面将光能照射到所述无环吸气器上，以加热并熔化所述无环吸气器；
所述玻璃基板的与所述无环吸气器接触的部分通过所述无环吸气器的加热而热熔化，所述无环吸气器和所述玻璃基板冷却，从而将所述无环吸气器固定于所述玻璃基板上；以及
向所述无环吸气器照射光能以激活所述无环吸气器。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述光能是激光束。
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