DE102005003257B4

DE102005003257B4 - Fluoreszenzanzeigeelement mit verbesserter Gasabsorption

Info

Publication number: DE102005003257B4
Application number: DE102005003257A
Authority: DE
Inventors: Takao Mobara Shiraga; Yoshimasa Mobara Uzawa; Hirokazu Mobara Takanashi; Yoshitaka Mobara Kagawa
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 2004-01-26
Filing date: 2005-01-24
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2025-01-25
Also published as: TW200537544A; CN100555531C; KR20050077033A; US20050162067A1; JP4863329B2; KR100833024B1; TWI303839B; US7459842B2; CN1684219A; JP2005209594A; DE102005003257A1

Abstract

Fluoreszenzelement, umfassend:
ein hermetisch abgedichtetes Vakuumgehäuse (000, 700);
eine Elektronenquelle (600), die im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist;
eine Fluoreszenzsubstanzschicht (500), die im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist, um Licht in Antwort auf von der Elektronenquelle (600) abgestrahlten Elektronen zu emittieren; und
ein Zirkoniumoxid-Gasabsorptionsmaterial, das im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gasabsorptionsmaterial (100) leitfähig ausgebildet ist und Graphit und Zirkoniumoxid ZrOx enthält, bei dem 1 <= x <= 2 gilt, und dass
das Gasabsorptionsmaterial (100) auf einem Teil des Fluoreszenzelements oder als Teil des Fluoreszenzelements so angeordnet ist, dass es zu einer Gasatmosphäre in dem Vakuumgehäuse hin (000, 700) exponiert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein selbstleuchtendes Element nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei Fluoreszenzelementen wird das Gehäuse hermetisch abgedichtet, um darin einen hermetischen Zustand aufrecht zu erhalten. Dieser geschlossene Raum wird auf einem hohen Vakuum von weniger als 1 × 10^–3 Pa gehalten. Um solch einen Zustand zu realisieren, wurden Metallmaterialien mit hohem Schmelzpunkt, beispielsweise Ti, Mo, Ba, Zr und äquivalente Materialien, die jeweils die Funktion der Absorption von Restgasen und der Entfernung von diesen aus der Gasphase haben, als Getter-Materialien (im Folgenden als Getter bezeichnet) benutzt.
Eine Fluoreszenzanzeigeröhre, wie sie in 14 gezeigt ist, ist eine Art von selbstleuchtendem Element, bei dem ein durch einen Elektronenstrahl angeregtes Leuchtmaterial, beispielsweise eine fluoreszente Substanz, Licht emittiert. Die Fluoreszenzanzeigeröhre umfasst eine Elektronenquelle 600, die in einem hermetischen Vakuumgehäuse angeordnet ist, und eine Anode, die eine Schicht 400 aus einer fluoreszenten Substanz hat, auf der eine fluoreszente Substanz, die aufgrund des Auftreffens von der Elektronenquelle abgestrahlten Elektronen aufleuchtet, aufgebracht ist.
Es ist erforderlich, das Innere des hermetischen Vakuumgehäuses in einem hermetischen Zustand zu halten und die Innenfläche des Vakuumgehäuses und die Oberfläche der fluoreszenten Substanz in einem sauberen Zustand zu halten.
Bei herkömmlichen, Fluoreszenzelementen, die die Emission aufgrund von Elektronenstrahlanregung verwenden, wird ein teuerer Getter-Ring 110, der einen Metallbehälter hat, der mit einem Getter-Material, beispielsweise einer Ba-Al-Legierung, gefüllt ist, verwendet, um die Innenfläche des hermetischen Vakuumgehäuses auf einem hohen Vakuum zu halten und die Innenfläche des Gehäuses und die Oberfläche der fluoreszenten Substanz in einem sauberen Zustand zu halten.
Bei Plasmaanzeigevorrichtungen, die selbstleuchtende Elemente sind, beeinflussen unnötige Gase ausser dem Anzeigegas, beispielsweise Plasmaanregungsgas, das nach der Evakuierung des Gehäuses auf ein hohes Vakuum erzeugt werden und eindringen, nachteilig die Lebensdauer der Vorrichtung. Daher ist es erforderlich, unnötige Gase in der Plasmaanzeigevorrichtung zu entfernen.
Um die Leuchtcharakteristiken einer EL-Anzeigevorrichtung, die ein selbstleuchtendes Element ist, nach dem Abdichten der Fluoreszenzelemente in dem Gehäuse aufrecht zu erhalten, muss das Innere davon in einem Zustand gehalten werden, in dem keine unnötigen Gase existieren.
14 zeigt einen Getter für eine Fluoreszenzanzeigeröhre, die eines der durch Elektronenstrahl angeregten Leuchtelemente ist. Ein teuerer Getter-Ring 110, der einen Metallbehälter hat, der mit einem Getter-Material, beispielsweise Ba-Al-Legierung, gefüllt ist, wird mit einer Hochfrequenzinduktion aufgeheizt, um einen Verdampfungsfilm zu bilden. Was die Getter für Fluoreszenzanzeigeröhren betrifft, wurden verschiedene Techniken entwickelt, um die schädlichen Effekte aufgrund der Hochfrequenz-Induktionsheizung zu verhindern. Beispielsweise wird ein Magnetkern 802 um den Hochfrequenz-Induktionsheizungskern 803 herum angeordnet, um zu verhindern, dass sich das Magnetfeld ausbreitet. (Siehe beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift JP 7-282728 und die japanische Offenlegungsschrift JP 2001-76653 ).
Das Problem ist es jedoch, dass der oben erwähnte Getter-Ring teuer ist und einen Platz für die Installation in dem Vakuumgehäuse erfordert und Stunden zur Montage eines Getter-Rings erforderlich macht.
Die Technik, um das Problem der herkömmlichen Technik, bei der ein Verdampfungsfilm durch die Hochfrequenzinduktionsheizung des Getter-Rings gebildet wird, zu verhindern und die Arbeitskraft und den Raum effektiv zu nutzen, ist offenbart (siehe beispielsweise die Patentveröffentlichung Nr. WO 00/54307 ). In dieser Technik wird ein Nicht-Verdampfungstyp-Getter (NEG = non-evaporation type getter), der aus Metallen von einem oder mehreren Typen oder aus Legierungen derselben hergestellt ist, auf der oberen Oberfläche eines isolierenden Substrats, welches das Anzeigeelement darstellt, durch ein Druckverfahren oder durch ein Sputterverfahren hergestellt. Die Metalle werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, Cr, Al, V, Nb, Ta, W, Mo, Th, Ni, Fe und Mn.
Der Nicht-Verdampfungstyp-Getter (NEC) ist teuer und erfordert eine Aktivierungs-Bearbeitbarkeit.
Des Weiteren gibt es eine Technik, um das Problem zu verhindern, welches auftritt, wenn ein Aufdampffilm durch Hochfrequenzbeheizung eines Getter-Rings gebildet wird, der das Getter-Material für eine Fluoreszenzanzeigeröhre und wenn man Arbeitskraft und Raumausnutzung effektiv nutzen will. In dieser Technik wird eine Ba-Al-Legierung oder eine Mg-Al-Legierung, die ein additives Metall wie Ni enthält, durch Druckguss in einen scheibenförmigen, ovalen oder rechteckigen Getter geformt. Sodann wird der Getter in der Elektronenröhre, beispielsweise einer Fluoreszenzanzeigeröhre, unter Verwendung von Metalldrähten oder gefrittetem Glas montiert. Die Technik, bei der der Getter durch Laserstrahlaufheizung beheizt und dadurch ein Getter-Spiegelfilm gebildet wird, ist ebenfalls offenbart (siehe beispielsweise JP 2002-343233 A ).
Zusätzlich zu der Technik, bei der ein Metall mit einem Getter-Effekt verwendet und die Atmosphäre in dem Vakuumbehälter reingehalten wird, ist die Technik der Verwendung von TiO₂ oder ZnO₂ als Hilfs-Getter-Material bekannt, wie unten beschrieben wird.
TiO₂ und ZnO₂ werden als Getter-Material verwendet. Wenn jedoch ein Material O oder H absorbiert, können andere Chemikalien in ein Getter-Material eingemischt werden. Solche Materialien werden in einer Fixierungslösung gelöst, um eine Lösung herzustellen, und dann wird die Lösung auf Träger aufgeschichtet. Die Konzentration des Getter-Materials in der aufgeschichteten Lösung wird auf 2 bis 5 Gew.-% eingestellt. Die Fixierungslösung verdampft während des Abdichtungsschritts und wird abgesaugt. Schließlich bleibt das Titanoxid als Getter-Material übrig.
Um den Absorptionseffekt des in dem Fixierungsmaterial 10 beigemischten Getters effektiv zu erhalten, ist es wirksam, das Substrat oberhalb von wenigstens 400°C zu backen. Das heißt, es wird eine Technik offenbart, den Getter-Effekt dadurch zu verbessern, dass TiO₂ in TiO oder Ti durch das Backen deoxidiert wird (siehe JP 2000-340140 A ).
Diese Technik hat jedoch ein Problem bei der praktischen Verwendung, weil nur ein Hilfseffekt bei der Erzeugung und Aufrechterhaltung eines hohen Vakuums bestätigt wurde.
Um ein hohes Vakuum von 1 × 10^–3 Pa in dem geschlossenen Raum, beispielsweise der Vakuumanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, aufrecht zu erhalten, wurden Materialien, die die Funktion haben, dass Restgasmoleküle absorbiert und aus der Gasphase entfernt werden, beispielsweise Metallmaterialien mit hohem Schmelzpunkt wie Ti, Mo, Ba, Zr als Getter-Materialien verwendet.
Pulver aus Metall mit hohem Schmelzpunkt als Getter-Material können allgemein unstabil sein, weil sie in Kontakt mit Luft Feuer fangen. Darüber hinaus haben Metallpulver oft nicht eine hinreichende Gasabsorptionsfähigkeit. Verschiedene Techniken wurden entwickelt, um Getter-Materialien zu erhalten, welche sicher und einfach zu handhaben sind und um den Absorptionswirkungsgrad eines Getter-Materials für Restgase zu verbessern.
Das Problem besteht jedoch darin, dass alle diese Techniken einen Platz benötigen, um das Getter-Material unterzubringen, und dass sie den Aktivierungsschritt auf der Oberfläche des Getter-Metallmaterials durch Hochfrequenz-Induktionsheizung oder durch Widerstandsheizung benötigen, nachdem das Getter-Material in dem Gehäuse angeordnet worden ist.
Die US 2002/0146853 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Dünnschicht-Randemittervorrichtung, bei der als Gettermaterial zur Verbesserung des Vakuums Legierungen, Nitride und Oxide von Zr, Fe, Ta, Ba, Si, V und Ni verwendet werden. Als Zirkoniumoxid kommt dabei ZrO oder ZrO₂ in Betracht, wobei keine Maßnahmen getroffen sind, um die verminderte Gasaufnahmefähigkeit des Zirkoniumoxids, die prinzipiell gegeben ist, zu verbessern.
Die US 2003/0160561 A1 offenbart eine Feldemissionsvorrichtung, die einen Getter-Abschnitt umfasst, der eine Getterschicht aus nicht evakuierbaren Zirkoniumteilchen aufweist, auf deren Oberfläche sich typischerweise eine Oxidschicht ausbildet. Die Gasabsorptionsfähigkeit der Getterschicht wird dadurch aufrechterhalten, dass die Oxidschicht auf der Oberfläche der Getterschicht durch die Elektronenemissionsquellen entfernt wird.
Die US 3,308,329 bezieht sich auf eine thermische Ionen emittierende Kathode, an der eine Zirkonium-Nickel-Legierung als Gettermaterial angeordnet ist. Durch die Legierung von Zirkonium mit Nickel soll die verminderte Gasabsorption des Zirkoniums, auf dem sich üblicherweise Oxidschichten ausbilden, verbessert werden. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein selbstleuchtendes Element bereit zu stellen, bei dem anstelle eines herkömmlichen Metall-Getters ein Gasabsorptionsmaterial verwendet wird, welches sicher ist, einfach zu handhaben ist, platzsparend ist und Restgase in einem hermetisch abgeschlossenen Gehäuse absorbiert, um ein hohes Vakuum in dem hermetischen Gehäuse aufrecht zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Fluoreszenzelement nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.
In Fluoreszenzelementen, die eine Emission aufgrund Elektronenstrahlanregung verwenden, wird das hermetisch abgeschlossene Vakuumgehäuse auf einem hohen Vakuum gehalten, während sowohl die Innenfläche des Gehäuses als auch die Oberfläche der fluoreszenten Substanz sauber gehalten werden.
Um die Leuchtcharakteristiken eines Fluoreszenzelements aufrechtzuerhalten, wird ein Maß an Sauberkeit aufrechterhalten, um unnötige, interne Gase auszuschließen, nachdem die Leuchtelemente in dem Gehäuse abgedichtet worden sind.
Die vorliegende Erfindung kann ein Gasabsorptionsmaterial bereitstellen, welches sicherer als herkömmliche Metall-Getter ist, das einfach zu handhaben ist, Platz spart und Restgase in dem hermetischen Gehäuse absorbiert, um das hermetische Gehäuse bei einem hohen Vakuum zu erhalten. Das Gasabsorptionsmaterial ZrO_x (wobei 1 <= x <= 2 ist) kann verschiedene Teile des selbstleuchtenden Elements bilden. Somit kann das Gasabsorptionsmaterial in dem hermetisch abgedichteten Gehäuses effektiv das Innere des Gehäuses in einem sauberen Zustand halten.
Bei einem Fluoreszenzelement, das eine Emission durch Elektronenstrahlanregung verwendet, kann das Gasabsorptionsmaterial das Innere des hermetisch abgedichteten Vakuumgehäuses auf einem hohen Vakuum halten und die Innenfläche des Gehäuses und die Oberfläche der fluoreszenten Substanz sauber halten.
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden klarer beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung und der Zeichnungen, in denen:
1 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
3 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
5 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
12 ein schematisches Diagramm ist, das ein selbstleuchtendes Element nach einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
13 ein schematisches Diagramm ist, das die statischen Charakteristiken einer typischen Diode nach dem Stand der Technik zeigt; und
14 ein schematisches Diagramm ist, das ein herkömmliches Ausführungsbeispiel nach dem Stand der Technik zeigt;
15 eine graphische Darstellung ist, die die Verhältnisse der Elektronenemissionscharakteristiken von Fluoreszenzanzeigeröhren in Vergleichsbeispielen 1, 2 und dem Ausführungsbeispiel 1 zeigt;
16 eine graphische Darstellung ist, die die Verhältnisse bezüglich des Gasstroms bei Fluoreszenzanzeigeröhren in Vergleichsbeispielen 1, 2 und dem Ausführungsbeispiel 2 zeigt;
17 eine graphische Darstellung ist, die die Gastypen zeigt, die bei Normaltemperatur erzeugt werden, und die Gastypen, die bei 85°C erzeugt werden.
18 eine graphische Darstellung ist, in der die Lebensdauercharakteristiken aufgetragen sind, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre während 500 Stunden bei 25°C betrieben worden ist;
19 eine graphische Darstellung ist, in der die Lebensdauercharakteristiken aufgetragen sind, wenn eine Fluoreszenzanzeigeröhre während 500 Stunden bei 85°C betrieben worden ist.
Ein Getter vom verteilten Typ und ein Kontakttyp-Getter sind als Mittel zum Erreichen eines Hochvakuums bekannt. Der Getter vom verteilten Typ absorbiert Gasmoleküle durch eine Reaktion und Kombination mit Gasmolekülen mit einem Getterdampf, der hauptsächlich durch Verdampfung oder Sputtern von Ba, Mg, Ca und anderen erhalten wurde, und dann durch Aufdampfen derselben auf eine feste Oberfläche. Bei einem Getter vom Kontakttyp wird ein Getter auf eine Oberfläche einer Festkörpersubstanz, beispielsweise Ti, Ta, Zr oder V, aufgedampft, und dann absorbiert die resultierende, saubere Getter-Oberfläche Gasmoleküle.
Das Metall Zr, das als Kontakttyp-Getter-Material verwendet wird, macht einen Oxidfilm, der in Luft auf seiner Oberfläche eine starke Korrosionsbeständigkeit zeigt. Zr ist jedoch dadurch charakterisiert, dass das Pulver davon leicht Feuer fängt.
Man glaubt, dass sowohl der Getter vom verteilten Typ als auch der Kontakttyp-Getter als Gasabsorptionsmaterial arbeiten, welches Gasmolekülen und Atome durch die chemische Reaktion des Metalls oder der Metall-Legierung mit den Gasmolekülen absorbiert.
Zirkoniumoxid existiert in zwei Typen, einem Niedrigtemperaturtyp (monoklines System) und einem Hochtemperaturtyp (pyramidalquadratisches System). Es ist bekannt, dass der Phasenübergang in der Nachbarschaft von 1000°C reversibel und endothermisch auftritt.
Ferner ist es bekannt, dass Zirkonium viele Sauerstoffdefekte aufweist. Aus diesem Grund hat der vorliegende Erfinder angenommen, dass, weil das Zirkonium bei hohen Temperaturen aufgrund des Sauerstoffdefekts Sauerstoffionen abgibt, dieses Gasmoleküle absorbiert. Daher wird ZrO_x (wobei 1 <= x <= 2 ist) als Gasabsorptionsmaterial äquivalent zu dem Getter-Material für die Anzeigevorrichtung verwendet.
Fluoreszenzanzeigeröhren, die einen Getter-Ring als Gasabsorptionsmaterial verwenden, das sowohl als Getter vom verteilten Typ als auch als Getter vom Kontakttyp wirkt, wurden als Vergleichsobjekte hergestellt.
Ein Molekularsieb der Zeolith-Serie (synthetischer Zeolith mit feinen Poren von 4 nm, der im industriellen Massstab von der Firma Linde AG hergestellt wird), ist als Absorptionsmaterial mit einer hohen physikalischen Absorptionsfähigkeit, beispielsweise für Feuchtigkeit, Absorptionsmittel oder Kohlendioxid, bekannt, d. h. als physikalisches Gasabsorptionsmaterial.
Das Getter-Material, welches das Molekularsieb von der Zeolith-Serie verwendet, wurde in eine Fluoreszenzanzeigeröhre eingebaut. So wurde ermittelt, ob das Versuchs-Getter-Material als Gasabsorptionsmittel für Fluoreszenzanzeigeröhren verwendet werden kann oder nicht.
Vergleichsbeispiel 1:
Das Vergleichsbeispiel 1 ist ein Beispiel für eine Fluoreszenzanzeigeröhre, die einen herkömmlichen Getter-Ring verwendet.
Wie in 14 gezeigt ist, wird ein dünner Film aus Aluminium über der Oberfläche eines Glassubstrates 000 ausgebildet, das 25 mm Breite × 50 mm Länge hat. Dann wird die Aluminiumdünnschicht mit Hilfe eines photolithographischen Verfahrens mit einem Muster versehen, um ein Verdrahtungsleitermuster (nicht gezeigt) herzustellen. Eine Isolierschicht 200, die hauptsächlich Glas mit niederem Schmelzpunkt umfasst, wird auf der oberen Oberfläche des Verdrahtungsleitermusters ausgebildet. Durchgehende Löcher werden in der Isolierschicht 200 hergestellt, so dass sie mit den Verdrahtungsleitern in Verbindung stehen. Ein Anodenleiter 300, der Graphit als Hauptkomponente enthält, wird auf der oberen Oberfläche des isolierenden Substrats ausgebildet und eingebrannt, um die durchgehenden Löcher zu blockieren (wenn erforderlich, werden die durchgehenden Löcher mit einem leitfähigen Material gefüllt).
Danach wird eine Fluoreszenzsubstanzschicht 400 für Niedergeschwindigkeits-Elektronenstrahlen auf der oberen Oberfläche des Anodenleiters durch ein Siebdruckverfahren ausgebildet. Dann wird die Zwischenstruktur bei 450°C gebrannt, um ein Anodensubstrat fertigzustellen.
Das Anodensubstrat, ein herkömmlicher Getter-Ring 110, ein Faden 600 und eine Gitterelektrode 500, sind integriert ausgebildet. Ein Behälter 700 wird mit einem Glassubstrat 000 (mit 25 mm Breite × 50 mm Länge) zusammengefügt. Das komplette Gehäuse wird durch Abdichten des Behälters mit 25 mm Breite × 50 mm Länge × 3 mm Höhe mit einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt bei 300°C bis 500°C hergestellt.
Als nächstes werden Gase, die in dem Gehäuse zurückgeblieben sind, bei 300°C bis 500°C abgesaugt, so dass eine Fluoreszenzanzeigeröhre hergestellt wird, die hermetisch im Vakuum abgedichtet ist. Danach wird der Getter durch Hochfrequenzinduktionsheizung aufgeheizt, so dass eine Probe in einem Hochvakuumzustand hergestellt wurde. Darüber hinaus wurde die Fluoreszenzanzeigeröhre, die hermetisch im Vakuum abgedichtet war, in einem Ofen bei 100°C bis 300°C gelagert, und dann einem Alterungsprozess unterworfen. Auf diese Weise wurde die Fluoreszenzanzeigeröhre vollständig hergestellt.
Vergleichsbeispiel 2:
Das Vergleichsbeispiel 2 zeigt ein Beispiel, bei dem ein Gasabsorptionsmaterial, das ein Molekularsieb der Zeolith-Serie enthält, als Absorptionsschicht auf der oberen Oberfläche der Isolationsschicht des Anodensubstrats angeordnet ist.
Das Molekularsieb der Zeolith-Serie (synthetischer Zeolith mit feinen Poren von 2 nm wird als Absorptionsmaterial mit einer hohen physikalischen Absorptionsfähigkeit, beispielsweise zur Absorption von Feuchtigkeit oder Kohlendioxid, verwendet. Verschiedene Produkte werden entsprechend der Größe der feinen Poren verwendet.
Die folgenden Fluoreszenzanzeigeröhren wurden für Vergleichszwecke hergestellt, um zu prüfen, ob die oben erwähnten Materialien als Gasabsorptionsmaterial für Fluoreszenzanzeigeröhren verwendet werden können oder nicht.
Insbesondere wird in der Fluoreszenzanzeigeröhre, die in 14 gezeigt ist, der Getter-Ring 110 weggelassen. Eine das Gasabsorptionsmaterial bildende Paste von 15 mm × 30 mm, die ein Molekularsieb der Zeolith-Serie enthält, wird auf die obere Oberfläche des Glassubstrats 000 (mit 25 mm Breite × 50 mm Länge) in einen leeren Bereich (der keinen Anodenleiter enthält) der oberen Oberfläche der Isolationsschicht aufgedruckt. Dann wird die Zwischenstruktur in einer Luftatmosphäre bei etwa 450°C gebrannt. Nach dem Brennen ist das Gewicht der Gasabsorptionsschicht 100 etwa 6 mg.
Danach wird ein Behälter (25 mm Breite × 50 mm × 3 mm Höhe) hermetisch mit einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt bei 300°C bis 500°C hermetisch abgedichtet, um eine Fluoreszenzanzeigeröhre herzustellen.
Die folgenden Beispiele 3A, 4A, 5A und 13X wurden als Molekularsieb der Zeolith-Serie verwendet.
Eine das Gasabsorptionsmaterial bildende Paste, die das Molekularsieb der Zeolith-Serie enthält, wird durch Mischen eines Lösungsmittels aus Butylcarbinol und Terpineol in einem Trägermaterial hergestellt, in dem Ethylcellulose gelöst ist.

3A: Ein Produkt, das einen effektiven Durchmesser von weniger als 0,3 nm hat und das H₂O, NH₃ und He absorbiert.
4A: Ein Produkt, das einen effektiven Durchmesser von weniger als 0,4 nm hat und das H₃S, CO₂, C₂H₂, C₃H₃OH und C₆H₆ absorbiert.
5A: Ein Produkt, das einen effektiven Durchmesser von weniger als 1,0 nm hat und das n-Paraffin, n-Olefin und n-C₄H₉OH, C₃H₃OH und C₆H₆ absorbiert.
13x: Ein Produkt, das einen effektiven Durchmesser von weniger als 1,0 nm hat und das Iso-Paraffin, Iso-Olefin und Di-n-Butylaminaromate absorbiert.

Ausführungsbeispiel I:
Das Ausführungsbeispiel I zeigt eine Fluoreszenzanzeigeröhre nach der vorliegenden Erfindung, bei der ein Gasabsorptionsmaterial, das Zirkoniumdioxid enthält, als Gasabsorptionsschicht auf der oberen Oberfläche des Anodensubstrats in einer Fluoreszenzanzeigeröhre angeordnet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, wird eine Aluminiumdünnschicht auf der oberen Oberfläche des Glassubstrats 000 mit 25 mm Breite × 50 mm Länge ausgebildet. Dann wird die Aluminiumdünnschicht durch das photolithographische Verfahren mit einem Muster versehen, um ein Verdrahtungsmuster zu bilden (nicht gezeigt). Ein Isolationsleiter 400, der ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt als Hauptkomponente enthält und der durchgehende Löcher zur Verbindung des Verdrahtungsmusters mit dem Anodenleiter 400 hat, wird auf der oberen Oberfläche des Verdrahtungsmusters ausgebildet. Ein Anodenleiter 300, der Graphit als Hauptkomponente enthält, wird auf der oberen Oberfläche der Isolationsschicht ausgebildet und eingebrannt (wenn notwendig, kann leitfähiges Material in den durchgehenden Löchern angeordnet werden).
Danach wird eine Fluoreszenzsubstanzschicht 400 für einen Niedergeschwindigkeits-Elektronenstrahl auf der oberen Oberfläche des Anodenleiters durch ein Siebdruckverfahren ausgebildet. Dann wird die Zwischenstruktur bei etwa 450°C gebrannt, um ein Anodensubstrat fertigzustellen.
Danach wird die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 für den Niedergeschwindigkeits-Elektronenstrahl auf der oberen Oberfläche des Anodenleiters durch das Siebdruckverfahren ausgebildet. Dann wird eine das Gasabsorptionsmaterial bildende Paste mit 15 mm × 30 mm, die Zirkoniumdioxid enthält, in dem Bereich, wo die Anodenleiter nicht angeordnet sind, auf der oberen Oberfläche des Glassubstrats 000 mit 25 mm Breite × 50 mm Länge aufgedruckt. Danach wird die aufgedruckte Struktur in einer Luftatmosphäre bei etwa 450°C gebrannt. Nach dem Brennen ist das Gewicht der Gasabsorptionsschicht 100 etwa 6 mg.
Danach wird der Behälter mit 25 mm Breite × 50 mm Länge × 3 mm Höhe im Vakuum mit einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt bei 400°C bis 500°C abgedichtet, um eine Fluoreszenzanzeigeröhre herzustellen.
Die das Gasabsorptionsmaterial bildende Paste, die Zirkoniumdioxid enthält, wird durch Mischen eines gemischten Lösungsmittels aus Butylcarbinol und Terpineol in einem Trägermaterial hergestellt, in dem Ethylcellulose gelöst ist.
Die Fluoreszenzanzeigeröhren, die entsprechend den Vergleichsbeispielen 1 und 2 und dem Ausführungsbeispiel hergestellt wurden, wurden nach den folgenden Verfahren bewertet.
Bezüglich der Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens in einer Fluoreszenzanzeigeröhre:
13 zeigt die statischen Charakteristiken einer typischen Diode, was die Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens in einer Fluoreszenzanzeigeröhre erläutert. Bezugnehmend auf 13 wird der Bereich I als Anfangsgeschwindigkeits-Strombereich bezeichnet, wo die von der Kathode emittierten Elektronen, die eine Energie haben, die eine negative Anodenspannung überwindet, in die Anode eintreten.
Wenn die Anodenspannung von einem negativen zu einem positiven Wert zunimmt, werden mehr von der Kathode emittierte Elektronen zur Anode hin beschleunigt. Der Raum zwischen der Anode und der Kathode ist mit den emittierten Elektronen gefüllt, so dass der Zustand, wo die Kathode durch Elektronen abgeschirmt ist, ausbalanciert ist. Der Bereich II wird als durch Raumladung begrenzter Bereich bezeichnet. Wenn die Anodenspannung weiter ansteigt, kommt der Zustand in den durch die Temperatur begrenzten Bereich, wo der Anodenstrom durch die Elektronenemissionsfähigkeit der Kathode begrenzt ist. Der Gesamtstrom Is von der Kathode wird durch die folgende Gleichung (I) von Richardson und Dushman dargestellt:
Folglich kann durch Messung von Is bei einer konstanten Temperatur T in dem durch die Temperatur begrenzten Bereich die Qualität der Kathode ermittelt werden. Der gemessene Strom Is wird als Pulsemissionswert benutzt, um die Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens der Fluoreszenzanzeigeröhre zu ermitteln. Im Allgemeinen zielt man darauf ab, dass der gemessene Stromwert 100% in Bezug auf Standardwerte übersteigt; dies sind Werte, die durch eine normalbetreibbare Faden-Fluoreszenzanzeigeröhre erhalten werden.
Was den Gasstrom betrifft:
Hier wird die Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens in einer Fluoreszenzanzeigevorrichtung erläutert. In einer Fluoreszenzanzeigevorrichtung muss das Innere des hermetischen Gehäuses bei einem hohen Vakuum von weniger als 1 × 10^–3 Pa aufrecht erhalten werden, eine winzige Menge an Gas ist jedoch immer noch in dem Gehäuse vorhanden. Bei der Messung des Vakuums, das zur Aufrechterhaltung der Funktion einer Fluoreszenzanzeigeröhre notwendig ist, wird eine geringe Menge an Ionen erzeugt, wenn eine vorgegebene positive Spannung an das Gitter in der Fluoreszenzanzeigeröhre angelegt wird, während Elektronen von dem unter Strom stehenden Faden emittiert werden.
Ein Strom aufgrund der wenigen Ionen in der Fluoreszenzanzeigeröhre wird gemessen, wenn eine vorgegebene positive Spannung an die in der Fluoreszenzanzeigeröhre angeordnete Anode angelegt wird. Dieser Wert entspricht einem numerischen Wert, um das Mass des Vakuums zu ermitteln, und man spricht von einem Ionenstrom. Im Allgemeinen werden die Werte, die bei einer normal arbeitenden Fluoreszenzanzeigevorrichtung erhalten werden, als Standardwert gesetzt. Ein Ionenstrom von weniger als 100% in Bezug auf einen Standardwert wird als Anzeige für das Maß des Vakuums einer Fluoreszenzanzeigeröhre verwendet.
In der Fluoreszenzanzeigeröhre nach dem Ausführungsbeispiel 1 ist der anfängliche Wert der Pulsemission, der ein Zielwert für die Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens ist, 120% der Wertes der Standard-Fluoreszenzanzeigeröhre. In dem Vergleichsbeispiel 1 ist die Elektronenemissionsfähigkeit jedoch etwa 60% der Pulsemission, wenn eine Spannung an einen Faden angelegt wird und ein Leuchteffekt mit thermischen Elektronen während 100 Stunden gemacht wird. Die Elektronenemissionsfähigkeit war jedoch etwa 200% in Bezug auf die Pulsemission der Fluoreszenzanzeigeröhre, die den Standard-Ba-Al-Getter verwendet. Dieser Wert war einer, der dem Ba-Al-Getter zugeordnet werden kann.
In der Fluoreszenzanzeigeröhre des Ausführungsbeispiels 1 ist der anfängliche Wert des Gasstromes, der eine Anzeige für das Maß des Vakuums ist, 110% in Bezug auf den der Standard-Fluoreszenzanzeigeröhre. Wenn ein Faden in der Fluoreszenzanzeigeröhre mit einer Spannung betrieben wird und thermische Elektronen während 100 Stunden emittiert, fällt der anfängliche Wert jedoch auf etwa 80%. Das war äquivalent zu dem Wert in der Fluoreszenzanzeigeröhre, die den Standard-Ba-Al-Getter 110 verwendet.
Die Gasabsorptionsschicht 100, die Zirkoniumdioxid enthält, ist an einem Teil in einem Gehäuse angeordnet. So konnte bestätigt werden, dass es die Möglichkeit gibt, dass ein Gasabsorptionseffekt nahe bei dem eines herkömmlichen Ga-Al-Getters 110 erhalten werden kann.
Als Nächstes werden unter Verwendung der Fluoreszenzanzeigevorrichtungen in dem Vergleichsbeispiel 1, dem Vergleichsbeispiel 2 und dem Ausführungsbeispiel 1 die Pulsemission, die ein Anzeichen für die Elektronenemissionsfähigkeit des Fadens ist, und der Gasstrom, der ein Anzeichen für das Maß des Vakuums ist, ermittelt. Auf diese Weise wurde bestätigt, ob das Zirkoniumdioxid und das Molekularsieb der Zeolith-Serie als Gasabsorptionsmaterial für eine Fluoreszenzanzeigeröhre verwendet werden könnten oder nicht.
Bezugnehmend auf 15 beträgt die Pulsemission, die die Elektronenemissionsfähigkeit eines Fadens in der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung von Zirkoniumdioxid-Gasabsorptionsmaterial anzeigt, 250% der minimal erforderlichen Wertes. Die Pulsemission ist jedoch die Hälfte von der bei dem herkömmlichen Ba-Al-Getter in dem Vergleichsbeispiel 1. Im Vergleich mit der Fluoreszenzanzeigeröhre, die ein Molekularsieb der Zeolith-Serie (4A) verwendet, das als physikalisches Absorptionsmittel bekannt ist, war die Pulsemission in dem Vergleichsbeispiel 2 etwa 30% oder weniger. Es wurde bestätigt, dass das Ausführungsbeispiel 1 nicht als Gasabsorptionsmaterial für eine Fluoreszenzanzeigeröhre verwendet werden konnte.
16 zeigt einen Gasstromwert, der eine geringe Menge an Gas in der Fluoreszenzanzeigeröhre anzeigt, um die Vakuumcharakteristik der Fluoreszenzanzeigeröhre zu ermitteln. Der Gasstromwert in der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1 unter Verwendung von Zirkoniumdioxid-Gasabsorptionsmaterial ist der gleiche wie der in der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Vergleichsbeispiel 1 im Vergleich mit dem herkömmlichen Ba-Al-Getter. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Gasstromwert etwa 10% bis etwa 2,5% oder weniger im Vergleich mit dem Gasstromwert in der Fluoreszenzanzeigeröhre ist, die das Molekularsieb von der Zeolith-Serie (4A) aus Vergleichsbeispiel 2 benutzt.
Aus der Beurteilung der oben genannten Daten ist zu verstehen, dass es eine Möglichkeit gibt, dass die Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1, bei der Zirkoniumdioxid-Gasabsorptionsmaterial an einem Teil in einem Vakuumgehäuse angeordnet ist, einen Gasabsorptionseffekt nahe dem einer Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Vergleichsbeispiel 1 liefern kann, das den herkömmlichen Ba-Al-Getter verwendet.
Die Fluoreszenzanzeigeröhre wird gewöhnlich bei Raumtemperatur (etwa 25°C) verwendet, sie kann jedoch oft bei 85°C oder mehr, je nach Spezifikation, gelagert werden. Bei der Fluoreszenzanzeigeröhre aus dem Ausführungsbeispiel 1 wurde der Gasstrom bei 25°C, 50°C, 85°C und/oder 120°C gemessen und bei 25°C ausgewertet.
Der Gasstrom bei 25°C, 50°C, 85°C und 120°C, der das Mass des Vakuums in der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1 anzeigt, wurde mit dem einer Fluoreszenzanzeigeröhre aus dem Vergleichsbeispiel 1 verglichen, das den herkömmlichen Ba-Al-Getter verwendet. Bei 25°C war der Gasstrom etwa 100% von dem des Vergleichsbeispiels 1. Bei 50°C war der Gasstrom etwa 150% von dem des Vergleichsbeispiels 1. Bei 85°C war der Gasstrom etwa 200% von dem des Vergleichsbeispiels 1. Bei 120°C war der Gasstrom etwa 200% von dem des Vergleichsbeispiels 1. Der Gasstrom war jedoch etwa 90% von dem des Vergleichsbeispiels 1, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre bei 25°C zur Ruhe kam, nachdem sie bei 120°C belassen wurde.
Nach Beurteilung der Resultate wurde bestätigt, dass Zirkoniumdioxid, das als Gasabsorptionsmaterial verwendet wurde, den Effekt identisch zu dem von einem herkömmlichen Ba-Al-Getter bei Normaltemperaturen liefern kann. Es wurde bestätigt, dass, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre bei Raumtemperatur von 25°C nach einer Speicherung bei 50°C oder mehr zur Ruhe kommt, sie einen Gasabsorptionseffekt gleich dem der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Vergleichsbeispiel 1 liefern kann.
Es tritt das Problem auf, dass, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre allgemein bei 85°C gelagert wird, die Helligkeit aufgrund von Gasen abnimmt, die von der Fluoreszenzsubstanzoberfläche in der Fluoreszenzanzeigeröhre freigesetzt werden. Wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre, die den herkömmlichen Ba-Al-Getter verwendet, bei Normaltemperatur (25°C) betrieben wird, absorbiert der Ba-Al-Getter Gase, die für die Fluoreszenzanzeigeröhre unnötig sind, so dass eine stabile Anzeige wiederhergestellt wird.
Die Pulsemission, die die Elektronenemissionsfähigkeit der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1 anzeigt, wurde mit der der Fluoreszenzanzeigeröhre, die den Ba-Al-Getter verwendet, in dem Vergleichsbeispiel 1 verglichen. Bei Normaltemperatur von 25°C war der Wert der Pulsemission etwa 20%. Nachdem die Fluoreszenzanzeigeröhre bei 120°C während 24 Stunden belassen wurde, war der Wert der Pulsemission etwa 110%. Nachdem die Fluoreszenzanzeigeröhre während 4 Stunden bei 25°C geleuchtet hat, war der Wert der Pulsemission etwa 90%. Nachdem die Fluoreszenzanzeigeröhre für weitere 16 Stunden bei 25°C geleuchtet hat, war der Wert der Pulsemission etwa 130%.
Durch Anordnen von Zirkoniumdioxid in einem Teil eines Vakuumgehäuses ist zu erkennen, dass ein Gasabsorptionseffekt nahe zu dem des herkömmlichen Ba-Al-Getters erhalten werden kann.
Bestätigung der Gasabsorption von Zirkoniumdioxid:
Es wurde bezüglich den Gasarten, die hauptsächlich absorbiert werden, bestätigt, ob die Gasabsorptionsschicht, die Zirkoniumdioxid als Gasabsorptionsmaterial enthält, als Gasabsorptionsmaterial für eine Fluoreszenzanzeigeröhre verwendet werden kann.
Bezugnehmend auf 17 versteht sich, dass die Strömung des Gases, das in der Fluoreszenzanzeigeröhre nach Ausführungsbeispiel 1 freigesetzt wird, bei dem das erfindungsgemäße Zirkoniumdioxid als Gasabsorptionsschicht verwendet wird, kleiner ist als in dem Vergleichsbeispiel 1, bei dem der herkömmliche Ba-Al-Getter verwendet wird.
Darüber hinaus haben in der Fluoreszenzanzeigeröhre des Ausführungsbeispiels 1 H₂O und CO₂, die die Vakuumröhrencharakteristiken der Fluoreszenzanzeigeröhre nachteilig beeinflussen, einen grossen Wert bei 85°C. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Menge an H₂O, CO₂ kleiner ist bei 25°C, also bei der Temperatur, bei der die Fluoreszenzanzeigeröhre tatsächlich verwendet wird.
Nach Beurteilung der vorstehenden Beschreibung ist zu verstehen, dass durch Anordnen von Zirkoniumdioxid als Gasabsorptionsschicht in einem Teil des Vakuumgehäuses ein Gasabsorptionseffekt nahe dem eines herkömmlichen Ba-Al-Getters erhalten werden kann.
Die Lebensdauercharakteristiken wurden festgestellt, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre aus Vergleichsbeispiel 1 und die Fluoreszenzanzeigeröhre aus Ausführungsbeispiel 1 während 500 Stunden bei Normaltemperatur betrieben wurden. Darüber hinaus wurden die Lebensdauercharakteristiken festgestellt, wenn die Fluoreszenzanzeigeröhre aus Vergleichsbeispiel 1 und die Fluoreszenzanzeigeröhre aus Ausführungsbeispiel 1 während 500 Stunden bei 85°C betrieben wurden.
Bezugnehmend auf die 18 und 19 zeigte die Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 1, bei dem Zirkoniumdioxid als ein Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, eine ausreichende Charakteristik von 100% oder mehr in Bezug auf die anfängliche Helligkeit selbst nach einer Leuchtdauer von 500 Stunden. Im Vergleich zu den 110% der Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Vergleichsbeispiel 1, das den herkömmlichen Ba-Al-Getter verwendet, ist die anfängliche Helligkeit um etwa 10% geringer. Es ist zu verstehen, dass der herkömmliche Getter durch das Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung ersetzt werden kann.
Es wurde festgestellt, dass die Gasabsorptionsschicht, die als Gasabsorptionsmaterial wirkt, als Ersatz für den herkömmlichen Ba-Al-Getter verwendet werden kann. Zirkoniumsuboxid ZrO, das als Katalysator wirkt, hat viele ungelöste Punkte in den prinzipiellen Details. In letzter Zeit wurde Zirkoniumsuboxid ZrO, das ein stabiles Oxid ist, in Bezug auf seine Anwendungen als Katalysator untersucht, und es wird als effektives Gasabsorptionsmaterial betrachtet. Es ist bekannt, dass Zirkoniumdioxid viele Oxiddefekte hat. Man glaubt, dass, weil Zirkoniumdioxid die Eigenschaft hat, Sauerstoffionen bei hohen Temperaturen auszusenden, ein Mechanismus vorhanden sein kann, bei dem Sauerstoffdefekte Gasmoleküle absorbieren. Folglich ist es möglich, dass Zirkoniumdioxid als Gasabsorptionsmaterial wirksam ist.
Ein Ausführungsbeispiel einer Fluoreszenzanzeigeröhre oder eines Fluoreszenzelements, das einen Faden als Elektronenquelle verwendet und in dem Zirkoniumdioxid darin angeordnet ist, wird im Folgenden beschrieben. Des Weiteren wird ein Ausführungsbeispiel einer Fluoreszenzanzeigeröhre oder eines Fluoreszenzelements, das eine Feldemissions-Elektronenquelle verwendet und in dem Zirkoniumdioxid in einem hermetischen Vakuumgehäuse angeordnet ist, im Folgenden beschrieben.
Ausführungsbeispiel 2:
2 zeigt ein Gasabsorptionsmaterial, das auf der oberen Oberfläche einer Isolierschicht angeordnet ist, die ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt als Hauptkomponente enthält.
Bezugnehmend auf 2 werden Anoden 300 einer Aluminiumdünnschicht auf der oberen Oberfläche des Glassubstrats 000 ausgebildet. Eine Isolationsschicht 200, die ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt als Hauptkomponente enthält, wird auf der oberen Oberfläche der Anode ausgebildet und hat Öffnungen in einem Anzeigemuster. Jede Fluoreszenzsubstanzschicht 400 ist auf der oberen Oberfläche der Anode ausgebildet. Unter Verwendung eines Siebdruckverfahrens wird eine Paste aus Zirkoniumdioxid, die in dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet wird, auf der oberen Oberfläche der Isolierschicht 200 als Schicht aufgetragen, die um die Fluoreszenzsubstanzschichten herum und in Bereichen angeordnet wird, die keine Fluoreszenzsubstanzschichten haben. So wird eine Gasabsorptionsschicht 100, die als Gasabsorptionsmaterial wirkt, ausgebildet. Danach wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellt.
In dem Ausführungsbeispiel 2 ist die Gasabsorptionsschicht so angeordnet, dass ihre Oberfläche zu der Gasatmosphäre hin exponiert ist. So wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
Ausführungsbeispiel 3:
3 zeigt ein Gasabsorptionsmaterial, das ein Glas mit niedrigem Schmelzpunkt als Hauptkomponente enthält, anstelle einer Isolierschicht.
Bezugnehmend auf 3 werden Anoden 300 aus einem Aluminiumfilm in einem Anzeigemuster auf der oberen Oberfläche des Glassubstrats 000 ausgebildet. Eine Fluoreszenzsubstanzschicht 400 wird auf der oberen Oberfläche jeder Anode ausgebildet. Unter Verwendung des Siebdruckverfahrens wird eine Paste aus Zirkoniumdioxid, die in dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet wurde, an einem Teil, in dem keine Anoden mit Öffnungen in einem Anzeigemuster vorhanden sind, und auf der oberen Oberfläche des isolierenden Glassubstrats als Schicht aufgetragen. So wurde eine Gasabsorptionsschicht 100, die als Gasabsorptionsmaterial wirkt, ausgebildet. Danach wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellt.
In dem Ausführungsbeispiel 3 zeigte die Fluoreszenzanzeigeröhre aus dem Ausführungsbeispiel 2, die nicht den Ba-Al-Getter verwendet und die so angeordnet ist, dass die Oberfläche der Gasabsorptionsschicht zu der Gasatmosphäre hin exponiert ist, einen Effekt ähnlich zu dem in Ausführungsbeispiel 1.
Ausführungsbeispiel 4:
4 ist ein Beispiel eines Gasabsorptionsmaterials, das auf der inneren Oberfläche eines Rahmenteils angeordnet ist, der ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse bildet.
Wie in 4 gezeigt ist, ist eine Gasabsorptionssschicht, die als Gasabsorptionsmaterial wirkt, aufgetragen und auf dem Rahmenteil 702 in dem Ausführungsbeispiel 1 ausgebildet. Das Rahmenteil 702, die Frontplatte 701 und das Glassubstrat 000 werden miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine Fluoreszenzanzeigeröhre, in der ein Gehäuse Anoden, Gitter und Faden enthält, hergestellt. Danach wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre ähnlich zu der im Ausführungsbeispiel 1 hergestellt.
Die Fluoreszenzanzeigeröhre in dem Ausführungsbeispiel 3 zeigte einen Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1.
Ausführungsbeispiel 5:
5 ist ein Beispiel eines Gasabsorptionsmaterials, das auf der inneren Oberfläche der Frontplatte angeordnet ist, die ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse bildet.
Wie in 5 gezeigt ist, werden das Glassubstrat 000, die Frontplatte 701, auf der eine Gasabsorptionsschicht 100 durch Aufdrucken einer Paste, die Zirkoniumdioxid enthält, mit Hilfe des Siebdruckverfahrens ausgebildet ist, und das Rahmenteil 702 zusammengefügt. So wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre, die Anoden, Gitter und Fäden enthält, die in einem Gehäuse enthalten sind, hergestellt. Danach wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellt.
In dem Ausführungsbeispiel 5 wird die Paste dadurch bereitet, dass ein Lösungsmittel, das durch Mischen von Graphit, der als leitfähiges Material wirkt, in einer Menge von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% und von einem Festkörperbestandteil, beispielsweise ZrO₂, mit einem Träger, in dem Ethylcellulose gelöst ist, in ein gemischtes Lösungsmittel aus Butylcarbinol und Terpineol eingemischt wird.
Ausführungsbeispiel 6:
Durch Ausbilden des Musters, wie es in 6 gezeigt ist, kann eine Gasabsorptionsschicht in dem Ausführungsbeispiel 5 beliebig ausgebildet werden. In den Ausführungsbeispielen 5 und 6 wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
Ausführungsbeispiel 7:
Eine Paste wurde bereitet, indem Graphit, ein leitfähiges Material, in einer Menge von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-% und ein Festkörperbestandteil, beispielsweise Zirkoniumdioxid, mit einem Träger, in dem Ethylcellulose gelöst ist in einem gemischten Lösungsmittel aus organischem Titanium, Butylcarbinol und Terpineol, eingemischt wurde. Wie in 7 gezeigt ist, wird ein Anodenleiter 301 mit einer Gasabsorptionseigenschaft durch Aufschichten der Paste durch ein Siebdruckverfahren ausgebildet. Nachdem eine Fluoreszenzsubstanzschicht 400 für einen Niedergeschwindigkeitselektronenstrahl auf der oberen Oberfläche der Anode, die über dem Anodensubstrat liegt, ausgebildet worden ist, wird die Zwischenstruktur bei etwa 450°C gebrannt. Eine Fluoreszenzanzeigeröhre wurde hergestellt, in dem eine Art und Weise ähnlich wie die in dem Ausführungsbeispiel 1 bei den anderen Elementen hergestellt.
In dem Ausführungsbeispiel 7 wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
In dem Ausführungsbeispiel 7 kann nach den Anwendungsfällen eine Paste als Anodenleiter verwendet werden, die durch Mischen von ZrO₂ bei 0,01 Gew.-% bis 99,99 Gew.-% zu Graphit bereitet wurde.
Ausführungsbeispiel 8:
8 ist ein Beispiel für ein Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung, das an dem Faden-Trägerteil 601 angeordnet ist.
In dem Anzeigeelement, das in 8 gezeigt ist, ist das Zirkoniumdioxid, das als Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung wirkt, auf dem Fadenträgerteil 601 in der Fluoreszenzanzeigeröhre angeordnet, die als Elektronenquelle einen Faden ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 umfasst.
Um eine Schicht aus Zirkoniumdioxid aufzutragen, wurde ein Aerosol bereitet, in dem Zirkoniumdioxid in Ethanol, Aceton, Wasser oder einem anderen Lösungsmittel dispergiert wurde. Das Aerosol wurde auf den Fadenträgerteil 601 aufgesprüht und dann getrocknet.
In dem Ausführungsbeispiel 8 wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
Ausführungsbeispiel 9:
9 zeigt ein Beispiel eines Gasabsorptionsmaterials der vorliegenden Erfindung, das auf dem Gitter 500 angeordnet ist.
Wie in 9 gezeigt ist, wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre, bei der eine Fadenelektronenquelle ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 angeordnet ist, hergestellt. Das Zirkoniumdioxid, das als Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung wirkt, wurde jedoch auf dem Gitter 500 gegenüber dem Faden und auf der Seite der Fluoreszenzsubstanzschicht 400 angeordnet.
Um eine Schicht aus Zirkoniumdioxid aufzutragen, wurde ein Aerosol bereitet, in dem Zirkoniumdioxid in Ethanol, Aceton, Wasser oder einem anderen Lösungsmittel dispergiert wurde. Das Aerosol wurde auf den Fadenträgerteil 601 aufgesprüht und dann getrocknet.
Das Gitter, auf das die Paste aus den Ausführungsbeispielen 1 und 5 aufgedruckt, als Schicht aufgetragen und getrocknet wurde, kann verwendet werden.
In dem Ausführungsbeispiel 9 wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
Ausführungsbeispiel 10:
10 ist ein Beispiel für ein Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung, das auf den Abstandsrippen 511 angeordnet ist.
Wie in 10 gezeigt ist, wurde eine Fluoreszenzanzeigeröhre mit einer Fadenelektronenquelle ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellt. Die Gitter wurden jedoch jeweils um die Fluoreszenzsubstanzschichten 500 herum angeordnet, und das Zirkoniumdioxid, das als Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung wirkt, wird jeder Abstandsrippe zugemischt.
Die Abstandsrippe 511, in die das Zirkoniumdioxid eingemischt ist, wird durch Aufdrucken einer Paste ausgebildet. Die Paste wurde dadurch bereitet, dass ein Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt mit 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% und ein Feststoffbestandteil, beispielsweise ZrO₂, in einem Träger gemischt wurden. Der Träger wird durch Lösen eines organischen Binders, beispielsweise Ethylcellulose, in einem gemischten Lösungsmittel aus organischem Titan, Butylcarbinol und Terpineol aufgelöst.
In dem Ausführungsbeispiel 10 wurde ein Effekt ähnlich zu dem in dem Ausführungsbeispiel 1 erhalten.
Ausführungsbeispiel 11:
11 ist ein Beispiel, bei dem ein Gasabsorptionsmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem Kernleiter ausgebildet ist, der parallel zu der Fadenkathode aufgespannt ist.
Wie in 11 gezeigt ist, wurde eine Dispersionslösung, die durch Dispergieren von Zirkoniumoxid in einem Lösungsmittel, in dem ein Acrylbinder in Aceton gelöst ist, hergestellt. Das Zirkoniumdioxid wird durch das Elektroabscheidungsverfahren auf Wolfram oder anderen Metallen aufgetragen, um die Gasabsorptionsschicht 100 zu bilden.
Das Metallmaterial, auf dem das Zirkoniumdioxid durch Elektroabscheidung aufgetragen wird, ist in der Fluoreszenzanzeigeröhre beispielsweise parallel zu der Fadenkathode montiert. In dem restlichen Aufbau wurde die Fluoreszenzanzeigeröhre in einer Weise ähnlich zu der in dem Ausführungsbeispiel 1 hergestellt. Das Metallmaterial, das die Gasabsorptionsschicht 100 hat, die durch Elektroabscheidung in der fertig gestellten Fluoreszenzanzeigeröhre aufgetragen wird, wird von dem Faden abgegeben und kann daher von außen durch Widerstandsheizung aktiviert werden.
In dem Ausführungsbeispiel 11 ergab eine Kombination des Metallmaterials und des Ba-Al-Getters eine Fluoreszenzanzeigeröhre, die eine höhere Zuverlässigkeit als das Ausführungsbeispiel 1 hat.
Ausführungsbeispiel 12:
12 ist ein Beispiel, bei dem das Gasabsorptionsmaterial in einer Fluoreszenzanzeigeröhre angeordnet ist, in der Feldemissionselemente vom Sprint-Typ als Elektronenquellen verwendet werden.
Wie in den 12(a) und 12(b) gezeigt ist, umfasst die Fluoreszenzanzeigeröhre ein dünnes kastenförmiges Gehäuse, das aus einem isolierenden und transparenten Anodensubstrat und einem isolierenden Kathodensubstrat gebildet ist, die über isolierende Abstandsteile einstückig miteinander abgedichtet sind. Der Abstand zwischen den Substraten wird beispielsweise auf 500 μm oder weniger eingestellt.
Ein Abgasloch (nicht gezeigt) wird an einer Ecke des Kathodensubstrats 2 ausgebildet, um Gase, die in dem Gehäuse verbleiben, zu evakuieren. Nach der Evakuierung wird das Abgasloch abgedichtet, und das Innere des Gehäuses 2 wird auf einem hohen Vakuum von 1 × 10^–3 Pa oder weniger gehalten.
Vertikale Feldemissionselemente 620, die jeweils als Elektronenquelle dienen, werden auf der Kathodenoberfläche ausgebildet, die dem Anodensubstrat in dem Gehäuse gegenüberliegt. Jedes Feldemissionselement 620 hat eine Kathodenelektrode, die auf der inneren Oberfläche des Kathodensubstrats ausgebildet ist, eine Widerstandsschicht, die auf der Kathodenelektrode ausgebildet ist, eine Isolierschicht, beispielsweise Siliciumoxid, die auf der Widerstandsschicht ausgebildet ist, eine Gate-Elektrode, die auf der Isolierschicht ausgebildet ist, und einen konischen Emitter, der auf der Kathodenelektrode in einer Öffnung ausgebildet ist, die durch sowohl die Isolierschicht als auch die Gate-Elektrode ausgebildet ist. Einige Feldemissionsvorrichtungen (FEDs) haben keine Widerstandsschicht zwischen der Kathodenelektrode 5 und der Isolierschicht.
Eine Anodenelektrode, die als Anzeigesektion wirkt, ist auf der inneren Oberfläche des Anodensubstrats in dem Gehäuse 3 und einer Position angeordnet, die dem Feldemissionselement gegenüber liegt. Die Anodenelektrode ist aus einem durchscheinenden Anodenleiter 300, beispielsweise einem ITO, der auf dem Anodensubstrat 1 ausgebildet ist, und einer Fluoreszenzsubstanzschicht 400 hergestellt, die in einer vorgegebenen Form, beispielsweise als Punktmatrix, auf dem Anodenleiter als Schicht aufgetragen ist.
Gasabsorptionsschichten 100, die unter kurzen Intervallen beabstandet sind, sind auf der inneren Oberfläche des Anodensubstrats in dem Gehäuse und um die Fluoreszenzsubstanzschichten herum angeordnet, die jeweils die Anzeigesektionen bilden. Die Oberfläche von jeder Gasabsorptionsschicht 100 ist zu der Gasatmosphäre des Gehäuses 3 hin exponiert. Die Gasabsorptionsschicht 100 absorbiert Gase, die in dem Gehäuse abgegeben werden, oder speziell Gase, die erzeugt werden, wenn die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 aufleuchtet in Antwort darauf, dass Elektronen von einem Feldemissionselement auftreffen.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel wird auf diese Weise, wenn Elektroden, die bei dem Aufglühen des Feldemissionselements 620 emittiert werden, auf die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 auf der Anodenelektrode auftreffen, eine Anregungs-Lichtemission bewirkt. Die Lichtemission wird über den Anodenleiter und über das durchscheinende Anodensubstrat beobachtet. Ein Teil der Energie, wenn die Elektronen auf die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 auftreffen, wird in Wärme umgesetzt, während die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 zersetzt wird, so dass Gase erzeugt werden. Die Gasabsorptionsschicht 100, die die entsprechende Fluoreszenzsubstanzschicht 400 umgibt, absorbiert die erzeugten Gase. Dieses Mal arbeitet die Gasabsorptionsschicht 100 als Abschirmungsteil, wenn die Lichtemission der Fluoreszenzsubstanzschicht 400 von der Seite des Anodensubstrats betrachtet wird.
Entsprechend dem zwölften Ausführungsbeispiel werden Gase, die oberhalb des Anzeigeabschnitts während der Lichtemission durch Anregung der Fluoreszenzsubstanzschicht 400 vorbeiwandern, durch die Gasabsorptionsschicht 100, die die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 umgibt, effektiv absorbiert. Daher kann die Gasabsorptionsschicht 400 Gase gleichförmig über die ganzen Anzeigeabschnitte in dem Gehäuse hinweg absorbieren, so dass das Innere des Gehäuses auf einem hohen Vakuum gehalten wird. Die Reduktion der Gase, die oberhalb des Anzeigeabschnitts vorbeiwandern, ermöglicht es, die Kontamination des Emitters des Feldemissionselements aufgrund der Gase zu reduzieren. Als Resultat kann die Emission und die Lichtausbeute beibehalten werden, so dass die Lebensdauer der Fluoreszenzanzeige verlängert werden kann im Vergleich zu der bei herkömmlichen.
In dem zwölften Ausführungsbeispiel sind die Gasabsorptionsschichten 100 auf der inneren Oberfläche des Anodensubstrats unter kleinen Intervallen angeordnet, so dass sie die Fluoreszenzsubstanzschicht 400 umgeben. Die Gasabsorptionsschichten können jedoch in Kontakt mit dem Anodenleiter und ohne jegliche Beabstandung ausgebildet sein, so dass die Gasabsorptionsschicht 100 sich auf dem gleichen Potential wie der Anodenleiter befindet, wenn eine positive Spannung an den Anodenleiter angelegt wird. In diesem Fall wird die Gasabsorptions-Materialschicht 100 mit dem Auftreffen von Elektronen aktiviert, so dass die Gasabsorptionsfähigkeit verbessert werden kann.
Ausführungsbeispiel 13:
Ein Anzeigeelement, bei dem Zirkoniumdioxid als Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung wirkt, wird zu einem Anzeigeelement hergestellt, welches Elektronenemissionselemente vom Carbontyp verwendet, die jeweils eine Carbonelektrodenquelle statt der Elektronenquellen vom Sprint-Typ haben. Diese Anordnung zeigte einen Effekt ähnlich zu dem in dem zwölften Ausführungsbeispiel.
Ausführungsbeispiel 14:
Ein Anzeigeelement, bei dem Zirkoniumdioxid als ein Gasabsorptionsmaterial der vorliegenden Erfindung wirkt, wird in einem Anzeigeelement gebildet, welches Elektronenemissionselemente vom MIM-Typ, die jeweils eine Metall-Isolatordünnschicht/Metall-Struktur haben, statt der Elektronenquellen vom Sprint-Typ verwendet. Diese Anordnung zeigte einen Effekt ähnlich zu dem des zwölften Ausführungsbeispiels.
In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Gasabsorptionsmaterial bei Anzeigeelementen angewendet, die Elektronenquellen und Fluoreszenzsubstanzschichten in einem hermetischen Vakuumgehäuse haben. Hier werden als Anzeigeelemente Fluoreszenzanzeigeröhren, die eine Fadenkathode als Elektronenquellen haben, Anzeigevorrichtungen mit Feldemission vom Sprint-Typ, Anzeigeelemente, die Carbonelektronenemissionsquellen verwenden, und Anzeigeelemente mit Elektronenemissionselementen vom MIM-Typ aufgezählt. Das Gasabsorptionsmaterial, welches ZrO_x (wobei 1 <= x <= 2 ist) gemäss der Erfindung enthält, kann jedoch auch auf Anzeigevorrichtungen angewendet werden, bei denen das Vakuum in einem hermetisch abgedichteten Gehäuse auf einem anfänglichen Zustand gehalten werden muss, zusätzlich zu dem Fall, wo das Innere eines Gehäuses auf einem Vakuum gehalten wird.
Industrielle Anwendbarkeit:
Anders als bei herkömmlichen Fluoreszenzanzeigeröhren, die einen Ba-Al-Getter und eine durch Elektronenstrahl angeregte Fluoreszenzsubstanz verwenden und die eine Art von selbstleuchtendem Element sind, kann die Verwendung des neuartigen Gasabsorptionsmaterials der vorliegenden Erfindung eine preiswerte Fluoreszenzanzeigeröhre mit langer Lebensdauer ohne die Einschränkungen in Bezug auf den Installationsraum bei Ba-Al-Gettern bereitgestellt werden. Folglich besteht die industrielle Anwendbarkeit darin, dass die Anwendungsfälle für Fluoreszenzanzeigeröhren, die einfacher verwendet werden können, ausgeweitet werden können.
Wie oben beschrieben wurde, wird das Gasabsorptionsmaterial, das ZrOx (wobei 1 <= x <= 2 ist) gemäss der Erfindung enthält, als Paste zusammen mit verschiedenen Materialien hergestellt. Die Paste kann als Gasabsorptionsschicht auf einem Fluoreszenzelement angeordnet werden. Ferner wird ein Aerosol hergestellt, in dem die Paste in Ethanol, Aceton, Wasser oder einem anderen Lösungsmittel dispergiert wird. Somit kann das Aerosol auf den Oberflächen von tragenden Säulen oder anderen Teilen des Anzeigeelements aufgebracht werden.
Selbst bei Elementen, die einen hermetisch dichten Vakuumbehälter erfordern, beispielsweise Fluoreszenzanzeigeröhren, Plasmaanzeigevorrichtungen, EL-Elementen, kann das neue Gasabsorptionsmaterial als preiswertes Gasabsorptionsmaterial mit langer Lebensdauer verwendet werden.

Claims

Fluoreszenzelement, umfassend: ein hermetisch abgedichtetes Vakuumgehäuse (000, 700); eine Elektronenquelle (600), die im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist; eine Fluoreszenzsubstanzschicht (500), die im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist, um Licht in Antwort auf von der Elektronenquelle (600) abgestrahlten Elektronen zu emittieren; und ein Zirkoniumoxid-Gasabsorptionsmaterial, das im Inneren des Vakuumgehäuses (000, 700) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) leitfähig ausgebildet ist und Graphit und Zirkoniumoxid ZrOx enthält, bei dem 1 <= x <= 2 gilt, und dass das Gasabsorptionsmaterial (100) auf einem Teil des Fluoreszenzelements oder als Teil des Fluoreszenzelements so angeordnet ist, dass es zu einer Gasatmosphäre in dem Vakuumgehäuse hin (000, 700) exponiert ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenquelle (600) eine fadenförmige Elektronenquelle (600) umfasst, und dass das Gasabsorptionsmaterial (100) auf der fadenförmigen Elektronenquelle (600) angeordnet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenquelle (600) eine Feldemissionselektronenquelle (600) umfasst, und dass das Gasabsorptionsmaterial (100) an der Feldemissionselektronenquelle (600) angeordnet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) als Film über einer inneren Oberfläche des Vakuumgehäuses (000, 700) ausgebildet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) als Film auf einer oberen Oberfläche einer Isolierschicht ausgebildet ist, die über einer inneren Oberfläche des Vakuumgehäuses (000, 700) liegt.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) auf einem Gitterteil ausgebildet ist, das oberhalb der Fluoreszenzsubstanzschicht (500) angeordnet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) als Film auf einem Fadenträgerteil aufgebracht ist, der auf einer inneren Oberfläche des hermetisch abgedichteten Gehäuses angeordnet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) als Film auf einem Kernleiter aufgebracht ist, der in einem Raum auf der inneren Oberfläche des hermetisch abgedichteten Gehäuses angeordnet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) eine Anodenelektrode umfasst, die als Basiselektrode wirkt und auf einer inneren Oberfläche des hermetisch abgedichteten Gehäuses ausgebildet ist.
Fluoreszenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasabsorptionsmaterial (100) als Abstandshalter für ein flaches Gitter ausgebildet ist, das um die Fluoreszenzschicht herum angeordnet ist.