JP2004066225A

JP2004066225A - Getter composition and field emission display apparatus using the getter composition

Info

Publication number: JP2004066225A
Application number: JP2003146714A
Authority: JP
Inventors: Yong Churl Kim; キム，ヨン・チュル
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a getter composition for carrying out an activation process by using a getter which can reduce the activation temperature so that the vacuum degree and the removing ability of gas can be improved, and to provide a field emission element which uses the getter composition. <P>SOLUTION: The getter composition is characterized by containing chromium (Cr) as the main component and contains titanium and zirconium as other components. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲッタ用の組成物に係るもので、詳しくは、活性化温度を低減し得るゲッタの組成物と、該ゲッタの組成物を利用した電界放出表示装置（ＦＥＤ）とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、陰極線管（ＣＲＴ）の短所である重さ及び体積を低減し得る各種の平板表示装置が開発されつつある。このような平板表示装置には、液晶表示装置（ＬＣＤ）、電界放出表示装置（ＦＥＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）及びエレクトロルミネセンス（ＥＬ）などが知られている。表示の品質を改善するように、平板表示装置の輝度、コントラスト及び色純度を向上させる研究が活発に行われている。
【０００３】
ＦＥＤは、先端を尖鋭にしたエミッタに高い電界を集中させて、量子力学的トンネル効果により電子を放出させるチップ型ＦＥＤと、所定面積を有する金属に高い電界を集中させて量子力学的トンネル効果により電子を放出する平面型（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ　Ｍｅｔａｌ；ＭＩＭ）ＦＥＤとに分けることができる。
【０００４】
従来チップ型電界放出表示装置（ＦＥＤ）は、図９及び図１０に示したように、アノード電極４及び蛍光体６が積層された上部ガラス基板２と、電界放出アレイ３２を表面に形成させた下部ガラス基板８とを備えている。電界放出アレイ３２は、下部ガラス基板８上に形成されるカソード電極１０及び抵抗層１２と、抵抗層１２上に形成されるゲート絶縁層１４及びエミッタ２２と、ゲート絶縁層１４上に形成されるゲート電極１６とを含んでいた。
【０００５】
カソード電極１０はエミッタ２２に電流を供給する。抵抗層１２は、カソード電極１０からエミッタ２２方向に印加される過電流を制限して、エミッタ２２に均一な電流を供給する役を果たしている。
【０００６】
ゲート絶縁層１４はカソード電極１０とゲート電極１６間を絶縁している。ゲート電極１６は、電子を引出すための引出電極として利用される。
【０００７】
上部ガラス基板２と下部ガラス基板８と間には、スペーサ４０が設置されて、双方が一定の間隔を保って配置されている。すなわち、このスペーサ４０は、上部ガラス基板２と下部ガラス基板８間の高真空状態を維持するように、上部ガラス基板２と下部ガラス基板８を支持している。
【０００８】
画像を表示するためには、カソード電極１０に負極性（−）のカソード電圧が印加され、アノード電極４に正極性（＋）のアノード電圧が印加されて、ゲート電極１６には正極性（＋）のゲート電圧が印加される。
【０００９】
このように電圧をかけることにより、エミッタ２２は電子ビーム３０を放出し、その放出された電子ビームが赤色、緑色及び青色の蛍光体６に入射して蛍光体６を励起させる。この蛍光体の励起によって、赤色、緑色及び青色中何れか一色の可視光が発光される。ＦＥＤは、各画素を制御するため、図９に示された“Ａ”部分のようにマトリックス構造として形成される。
【００１０】
即ち、従来の電界放出表示装置のゲート構造においては、図１１に示したように、カソード電極１０とゲート電極１６とが電気的にゲート絶縁層１４により絶縁されて、水平又は垂直方向に相互に交差するように配置されている。ゲート電極１６には、ゲートホール３６が形成されており、エミッタ２２が各ゲートホール３６に対応させてカソード電極１０上に形成されている。
【００１１】
従って、カソード電極１０を接地させて、ゲート電極１６に＋１００Ｖ程度の電圧が印加すると、二つの電極１０、１６が交差する部分に位置する各エミッタ２２の端部から高い電界が発生し、その高い電界により電子３０が放出される。この時、電子３０を放出するためのゲート電極１６の電圧は、ゲートホール３６の大きさが小さくなるほど低くなる。しかし、エミッタ２２の材料特性によって異なる。
【００１２】
又、各カソード電極１０と各ゲート電極１６に順次電圧を印加して、二つの電極１０、１６が交差する箇所の各エミッタ２２から各電子３０を放出させて蛍光体６を発光させる。このようにして各画素が順次発光される。このとき、例えば、蛍光体６が塗布されたアノード電極４には、数ｋＶ以上の高圧が印加されて、エミッタ２２から放出された電子３０を加速させて対応する蛍光体６に衝突させる。発光時の、各画素の輝度は、エミッタ２２とゲート電極１６間に印加される電圧差によって放出される電流量が変換する原理を利用して調節される。一方、隣接した赤、緑及び青三つの画素の輝度を調節することでカラーを表現することができる。
【００１３】
このＦＥＤは、その駆動特性上、パネル内部の電界放出空間が１０^−５Ｔｏｒｒ以上の高い真空状態を維持しなければならない。即ち、エミッタ２２とゲート電極１６間がサブミクロン程度の間隔で離され、エミッタ２２とゲート電極１６間に１０^７Ｖ／ｃｍ程度の高い電界が印加されるため、エミッタ２２とゲート電極１６間を高真空に維持しておかないと、エミッタ２２とゲート電極１６との間に電圧が放電したり、絶縁破壊現象が発生するおそれがある。又、電界放出空間が高真空に維持されないと、パネル内部に存在する中性の粒子が電子３０と衝突して陽イオンを発生し、その発生した陽イオンがエミッタ２２に衝突してエミッタ２２を劣化させるか又は、電子３０と衝突して電子３０の加速エネルギーを減衰させて輝度を低下させる。従って、輝度を向上させるため、ＦＥＤの製造工程中、パネルの内部を高真空状態にする真空工程が必要である。
【００１４】
従来電界放出表示装置のパネルにおいては、図１２に示したように、アノード電極４と蛍光体６が積層された上部ガラス基板２と、下部ガラス基板８と、双方の基板を支持するガラスフリットシール３８とで構成されていた。下部ガラス基板８には周知のように、カソード電極１０、絶縁層１４、絶縁層１４上に形成されたゲート電極１６と、ゲート電極１６上に形成されるフォーカシング絶縁層（図示されず）が形成されている。
【００１５】
又、上部ガラス基板２と下部ガラス基板８とをシールする前に、ＦＥＤ製造工程中発生する気体を吸収するゲッタ３４がパネルの内部に形成される。
【００１６】
前記ゲッタ３４は、蒸発性ゲッタ（ｅｖａｐｏｒａｂｌｅ　ｇｅｔｔｅｒ、以下、ＥＧと略称す）と非蒸発性ゲッタ（以下、ＮＥＧと略称す）とに分類される。
【００１７】
ＥＧの材料としてはバリウムが用いられていた。このＥＧは、テレビジョンスクリーン及びコンピュータスクリーンを形成する陰極線管に使用されて周知である。即ち、バリウムゲッタは陰極線管の内壁から外部加熱により蒸発され、金属膜の形態で陰極線管内に残留するガスの除去に利用される。この時、バリウムは、活性化前にＢａＡｌ_４＋Ｎｉの前駆体として存在して、活性化工程で、外部加熱によりバリウムの前駆体が蒸発させられる。
【００１８】
実際に、バリウム膜の前駆体として、組成物ＢａＡｌ_４のパウダーとニッケルパウダーとの混合物が使用される。この時、ニッケルは、約８５０℃でアルミニウムと反応する。その反応により生成された熱はいわゆる「フラッシュ（ｆｌａｓｈ）」現象によってバリウムを蒸発させる。
【００１９】
従来は、電界放出表示装置のパネルの内部にＥＧを形成するための構造が複雑であるため、ＥＧの活性化時の内部温度を８００〜１２５０℃まで上昇させることが難しかった。従って、ＦＥＤのような薄型ディスプレーを作成するとき、基板が破損されて所望の真空度を維持するのが難しいという問題点があった。
【００２０】
一方、ＮＥＧの場合は、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）などを主成分として使用し、必要によって少量のアルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などの他の金属及び酸化物を添加して形成されていた。ＮＥＧは、電球の内部又はＦＥＤから残留ガスを除去して真空度を向上させ、ディバイスの寿命延長など多様な応用分野に使用されている。
【００２１】
このＮＥＧの活性化工程は、パウダーが圧縮され、焼結されたパウダー粒子が結合された後、最初に空気に露出された時にパウダー粒子の表面に形成された酸化物、カーバイト及び窒化物の薄膜を除去し、酸化物、カーバイト及び窒化物のような物質を加熱して酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）及び窒素（Ｎ）をゲッタ物質の内部に拡散させた後、ガス吸着の可能な活性状態の純粋ＮＥＧの金属表面を露出させる。
【００２２】
このＮＥＧの活性化温度は、組成物の種類によって左右される。例えば、イタリアのサエスゲッタ（ＳＡＥＳ　Ｇｅｔｔｅｒｓ）社製のｓｔ−７０７は、活性化工程により７０原子％のＺｒ、２４．６原子％のＶ、５．４原子％のＦｅの合金を３５０℃で活性化させることができ、ｓｔ−１０１は活性化工程により８４原子％のＺｒ、２６原子％のＡｌの合金を９００℃で活性化させることができる。
【００２３】
活性化工程は、特に、ガラス基板を利用するＦＥＤのような薄膜型ディスプレーに利用されるものは、特定のディバイスの機能に対する損傷、エネルギー及び工程単価を考慮して、低温及び短時間で実施することが好ましい。
【００２４】
特願平８−１９６８９９及び国際出願番号ＰＣＴ／ＩＴ９７／０００２７に開示されたように、チタン（Ｔｉ）、チタン酸化物（ＴｉＯ_２）及びバリウム酸化物（ＢａＯ_２）のような酸化反応剤をヒータにより加熱したとき所定の反応熱が発生するように適正な割合で混合して加圧し、所定形状としたＮＥＧを構成することができる。
【００２５】
前記した酸化物（ＴｉＯ_２、ＢａＯ_２）は、チタンの中間酸化物のＴｉ_２Ｏ_５を形成するため、チタンを部分的に酸化させる。酸化反応による反応熱は、残存するチタンを活性化させなければならない。その混合物は３００〜４００℃で活性化される。
【００２６】
前記国際出願番号ＰＣＴ／ＩＴ９７／０００２７号には、Ａｇ_２Ｏ、ＣｕＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４又はこれらの混合物から選択された酸化物及び合金のゲッタの組成物が開示されている。前記合金に、希土類元素に存在する第３成分、イットリウム及びランタンのような組成物を選択的に添加することができる。一般に、この組成物のゲッタ物質は、活性化が３５０〜９００℃の高温を必要とするのに対して、前記組成物を全て包含したゲッタディバイスは、比較的低温の２８０〜５００℃の温度で動作することができる。即ち、組成物を全て包含したゲッタディバイスは、他の元素との熱力学的相互作用を利用した反応熱を利用して比較的低温で活性化することができる。
【００２７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のＮＥＧ合金においては、多量の反応性ガスと接触する時、即ち、空気に露出される時、又は初期の合金が２００〜２５０℃以上の熔融点を有する時、合金は、強い発熱反応を起こして温度が１０００℃以上に上昇することがあるため、ＦＥＤパネルの他の部分が損傷を受けるおそれが高くなり、ＦＥＤ及びＰＤＰのような薄膜型ディスプレーに適用するのが難しいという不都合な点があった。
【００２８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、活性化温度を低減し得るゲッタを利用して活性化工程を実施し、真空度及びガス除去能力を向上し得るゲッタの組成物及びそのゲッタの組成物を利用した電界放出素子を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るゲッタの組成物は、クロム（Ｃｒ）を主成分とし、その他の成分として、チタン（Ｔｉ）とジルコニウム（Ｚｒ）を含む。又、本ゲッタの組成物は、４０原子％のクロム（Ｃｒ）と、３０原子％のチタン（Ｔｉ）と、３０原子％のジルコニウム（Ｚｒ）とを含むことを特徴とする。
又、電界放出表示装置は、クロム（Ｃｒ）を主成分とするゲッタを含むことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係るゲッタの組成物は、図１に示したように、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びチタン（Ｔｉ）を含む。Ｃｒ・Ｚｒ・Ｔｉゲッタの組成物及び組成比は、以下の表１に示すとおりである。
【表１】

【００３１】
ゲッタの組成物の成分比は、ゲッタの重さを１００原子％と仮定して算出したもので、４０原子％のＣｒ、３０原子％のＺｒ及び３０原子％のＴｉから成ることが好ましい。この時、ゲッタは、薄膜型又はバルク型（塊）として形成される。
【００３２】
薄膜型ゲッタの製造方法においては、図２に示したように、
１．上部基板及び下部基板の何れか一つの基板を準備し（Ｓ６１）、
２．その準備した基板を真空状態のチャンバ内に挿入（Ｓ６２）し、
３．高電圧が印加されたゲッタ物質のＣｒやＺｒ、Ｔｉとアノード電極との間に不活性ガスのアルゴン（Ａｒ）を注入する。この時、ゲッタの組成物及びアノード電極は、チャンバ内に挿入される（Ｓ６３）。
４．プラズマを利用して前記アルゴン（Ａｒ）を励起させ、励起されたアルゴンイオン（Ａｒ＋）によって発生した高電圧により前記チャンバ内の各アルゴンイオン（Ａｒ＋）を加速させる（Ｓ６４）。
５．前記チャンバ内で加速されたアルゴンイオン（Ａｒ＋）とゲッタの組成物（Ｃｒ・Ｚｒ・Ｔｉ）とが衝突することで飛出したゲッタ物質を準備した基板上に０．０１〜１０μｍ厚さに堆積させる。このように、ゲッタ物質を基板上に０．０１〜１０μｍ厚さに堆積させることで、薄膜型ゲッタが形成される（Ｓ６５）。
【００３３】
又、電界放出表示装置のバルク型ゲッタ製造方法においては、図３に示したように、
１．上部基板及び下部基板のいずれか一つの基板を準備し、（Ｓ７１）
２．前記準備した基板上にゲッタの組成物のＣｒ、Ｚｒ、Ｔｉを粉砕して金属粉末を作った後、その金属粉末を混合し（Ｓ７２）、
３．前記混合された金属粉末を焼結させて、準備した基板上に約１〜１００μｍの粒子の大きさに堆積させる。このように、混合された金属粉末を基板上に１〜１００μｍの粒子の大きさとして堆積させることで、前記バルク型ゲッタが形成される（Ｓ７３）。
【００３４】
図４及び図５は、従来及び本発明に係るゲッタの酸素除去能力を示したグラフである。図４及び５に示したように、大気中、４００℃の温度で１時間の間、熱処理条件下で従来と本発明に係るゲッタの酸素除去能力の実験をオージェ電子分光（Ａｕｇｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ；以下、ＡＥＳと略称す）スペクトラムを利用して示したグラフである。
【００３５】
前記ＡＥＳは、数百オングストロームの大きさに収束された電子ビームをゲッタの表面に入射させて放出されるオージェ電子のエネルギーを測定してゲッタの表面を構成している元素の種類及び量を分析する表面分析装備である。
【００３６】
図４に示したように、グラフの横軸はゲッタの表面からの深さを、縦軸はゲッタの組成物又はゲッタに吸収された不純物の量を夫々示したものである。例えば、従来は、７０原子％のＺｒ及び３０原子％のＴｉなどで形成されたゲッタの内部に吸収された酸素量は、ゲッタの表面から約２０００ａｒｂ．までは多量に発見されるが、２０００ａｒｂ．から急激に減少して約３０００ａｒｂ．以上では殆ど発見されない。
【００３７】
一方、図５に示したように、本発明に係る４０原子％のＣｒ、３０原子％のＴｉ、３０原子％のＺｒ成分から成るゲッタの内部に吸収された酸素量は、ゲッタの表面から約５０００ａｒｂ．以上まで多量に存在するため、従来より多い量の酸素が吸収されることが分かる。従って、本発明のゲッタ組成物は、活性化時間及び活性化温度において、前記実験条件の１時間、４００℃の温度で十分に活性化が行われる。
【００３８】
又、本発明に係る電界放出表示装置にポンプが連結された状態においては、図６に示したように、焼結及び合着されたパネル内部の不純物を除去するためにパネルを局部加熱装置９２で加熱しながらポンプ９４を利用してパネル内部のガスをチャンバの外部に排気させる。ガスを外部に排気する時、パネル内部の真空度が所望の水準に到達すると、排気チューブ９３の中間を局部加熱装置９２で加熱し、ピンチ・オフ工程により排気チューブ９３の中間を切り離す。即ち、パネルのチャンバを外部から隔離させる。この時、従来のパネルに要求される真空度は、１．０３×１０^−４ｔｏｒｒであり、本発明に係るパネルに要求される真空度は、１．７×１０^−５ｔｏｒｒである。以下、図６に示されたアノード４、カソード１０、ガラスフリットシール３８、９１の機能は、従来と同様であるので、これに対する説明は省略する。
【００３９】
一方、ピンチ・オフ工程を実施する時、パネル内部のディバイスから不純物が排出された状態で密閉されたパネルの内部真空度は、排気ガスなどの原因により再び減少する。従って、真空度を増加させるためにゲッタ９０を３時間の間３００℃で活性化させる。
【００４０】
従来及び本発明に係るゲッタ物質が塗布された電界放出表示装置の真空回復度は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示したように、従来は、３０原子％のＴｉ、７０原子％のＺｒから成るゲッタを３時間の間３００℃で活性化させた場合、パネルの真空度に係る圧力は、１．０３×１０^−４ｔｏｒｒに回復される。
【００４１】
一方、図７（Ｂ）に示したように、本発明に係る４０原子％のＣｒ、３０原子％のＴｉ、３０原子％のＺｒから成るゲッタ９０を３時間の間３００℃で活性化させた場合、パネルの真空度に係る圧力は従来より約６倍程度高い１．７×１０^−５ｔｏｒｒに回復して最終パネルを完成させることができる。
【００４２】
又、新しい状態からシーリング工程を経て活性化工程までの本発明に係るゲッタの酸素除去能力を図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示す。本発明に係るゲッタの組成物が約３００℃で約３時間の活性化工程によりゲッタ堆積後、大気中に露出させながら、又は、高温のシーリング工程によりゲッタ表面に吸着されていた酸素を内部に移動させてゲッタの表面をフレッシュ状態とする。このフレッシュ状態とは、ゲッタ表面に吸着されていた酸素がゲッタの内部に移動してゲッタの表面が綺麗な状態である汚染されていない状態を意味する。
【００４３】
一方、本発明に係るゲッタを利用した電界放出表示装置は、図９及び図１０に示した従来と同様に、蛍光体６が塗布されたアノード電極４が積層された上部ガラス基板２と、下部ガラス基板８と、下部ガラス基板８上に形成されるカソード電極１０と、カソード電極１０上に形成される抵抗層１２と、抵抗層１２の上に形成される絶縁層１４と、絶縁層１４上に形成されるゲート電極１６と、抵抗層１２上に形成されるエミッタ２２と、ゲート電極１６上に形成されるフォーカシング絶縁層と、上部ガラス基板２と下部ガラス基板８の間に形成され、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒから成るゲッタ９０とを包含して構成される。エミッタ２２は、カソード電極１０から印加される電圧によって電子を放出し、ゲート電極１６は、エミッタ２２から電子を引き出す役を果たしている。又、アノード電極４は、カソード電極１０と相互に相対するように形成される。
【００４４】
即ち、ゲッタ９０の組成物を除いた残りの電界放出表示装置の構成は、従来の構成と同様である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るゲッタの組成物及びそのゲッタを利用した電界放出表示装置においては、クロム（Ｃｒ）を主成分としているためゲッタの酸素除去能力が向上され、従来より活性化エネルギーを低減し得るという効果がある。即ち、活性化エネルギーが低減されることで、３００℃以下の低温で活性化工程を実施することができ、ガス除去能力を向上させると共に、真空度を従来より約６倍程度向上し得るという効果がある。
【００４６】
且つ、本発明に係るクロムを主成分とするゲッタは、既存の複雑な積層構造又は多孔質形成工程を行うことなく、薄膜型又はバルク型に容易に形成し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電界放出表示装置のゲッタの組成物を示した構成図である。
【図２】本発明に係る電界放出表示装置の薄膜型ゲッタ製造方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明に係る電界放出表示装置のバルク型ゲッタ製造方法を示したフローチャートである。
【図４】従来のゲッタの酸素除去能力を示した図である。
【図５】本発明に係るゲッタの酸素除去能力を示した図である。
【図６】本発明に係る電界放出表示装置にポンプが連結された状態を示した図である。
【図７】従来及び本発明に係るゲッタ物質が塗布された電界放出表示装置の真空回復度を示したグラフである。
【図８】フレッシュ状態からシーリング工程を経て活性化される過程までの本発明に係るゲッタの酸素除去能力を示したグラフである。
【図９】従来チップ型電界放出表示装置を示した斜視図である。
【図１０】図８に示されたチップ型電界放出表示装置の断面図である。
【図１１】従来の電界放出表示装置のカソード電極とゲート電極の構造を示した斜視図である。
【図１２】従来の電界放出表示装置のパネル構造を示した断面図である。
【符号の説明】
４：アノード、１０：カソード、３８、９１：ガラスフリットシール、９０：ゲッタ、９２：局部加熱装置、９３：排気チューブ、９４：ポンプ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a getter composition, and more particularly, to a getter composition capable of reducing an activation temperature and a field emission display (FED) using the getter composition. .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Recently, various flat panel display devices capable of reducing weight and volume, which are disadvantages of a cathode ray tube (CRT), are being developed. As such flat panel display devices, a liquid crystal display device (LCD), a field emission display device (FED), a plasma display device (PDP), an electroluminescence (EL), and the like are known. In order to improve the display quality, researches for improving the brightness, contrast and color purity of the flat panel display have been actively conducted.
[0003]
An FED is a chip type FED that emits electrons by quantum mechanical tunneling by concentrating a high electric field on an emitter with a sharp tip, and a quantum mechanical tunneling effect by concentrating a high electric field on a metal having a predetermined area. It can be classified into a flat type (Metal Insulator Metal; MIM) FED that emits electrons.
[0004]
In the conventional chip type field emission display (FED), as shown in FIGS. 9 and 10, the upper glass substrate 2 on which the anode electrode 4 and the phosphor 6 are laminated and the field emission array 32 are formed on the surface. And a lower glass substrate 8. The field emission array 32 is formed on the cathode electrode 10 and the resistance layer 12 formed on the lower glass substrate 8, the gate insulating layer 14 and the emitter 22 formed on the resistance layer 12, and on the gate insulating layer 14. And a gate electrode 16.
[0005]
Cathode electrode 10 supplies current to emitter 22. The resistance layer 12 serves to limit an overcurrent applied from the cathode electrode 10 toward the emitter 22 and supply a uniform current to the emitter 22.
[0006]
Gate insulating layer 14 insulates between cathode electrode 10 and gate electrode 16. The gate electrode 16 is used as an extraction electrode for extracting electrons.
[0007]
A spacer 40 is provided between the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 8, and both are arranged at a constant interval. That is, the spacer 40 supports the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 8 so as to maintain a high vacuum state between the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 8.
[0008]
In order to display an image, a negative (−) cathode voltage is applied to the cathode electrode 10, a positive (+) anode voltage is applied to the anode electrode 4, and a positive (+) voltage is applied to the gate electrode 16. ) Is applied.
[0009]
By applying a voltage in this manner, the emitter 22 emits an electron beam 30, and the emitted electron beam enters the red, green, and blue phosphors 6 to excite the phosphors 6. By the excitation of the phosphor, visible light of any one of red, green and blue is emitted. The FED is formed as a matrix structure like the "A" portion shown in FIG. 9 to control each pixel.
[0010]
That is, in the gate structure of the conventional field emission display device, as shown in FIG. 11, the cathode electrode 10 and the gate electrode 16 are electrically insulated by the gate insulating layer 14, and are mutually connected in the horizontal or vertical direction. They are arranged to intersect. A gate hole 36 is formed in the gate electrode 16, and the emitter 22 is formed on the cathode electrode 10 corresponding to each gate hole 36.
[0011]
Therefore, when the cathode electrode 10 is grounded and a voltage of about +100 V is applied to the gate electrode 16, a high electric field is generated from the end of each emitter 22 located at the intersection of the two

electrodes

10, 16 and the high electric field is generated. Electrons 30 are emitted by the electric field. At this time, the voltage of the gate electrode 16 for emitting the electrons 30 decreases as the size of the gate hole 36 decreases. However, it depends on the material properties of the emitter 22.
[0012]
In addition, a voltage is sequentially applied to each of the cathode electrodes 10 and each of the gate electrodes 16 so that each of the electrons 30 is emitted from each of the emitters 22 where the two

electrodes

10 and 16 intersect, thereby causing the phosphor 6 to emit light. Thus, each pixel emits light sequentially. At this time, for example, a high voltage of several kV or more is applied to the anode electrode 4 to which the phosphor 6 has been applied, and the electrons 30 emitted from the emitter 22 are accelerated and collide with the corresponding phosphor 6. The luminance of each pixel during light emission is adjusted using the principle that the amount of current emitted is converted by the voltage difference applied between the emitter 22 and the gate electrode 16. On the other hand, a color can be expressed by adjusting the brightness of three adjacent pixels of red, green and blue.
[0013]
Due to the driving characteristics of the FED, the field emission space inside the panel must maintain a high vacuum state of 10 ⁻⁵ Torr or more. That is, the emitter 22 and the gate electrode 16 are separated from each other at an interval of about submicron, and a high electric field of about 10 ⁷ V / cm is applied between the emitter 22 and the gate electrode 16. If high vacuum is not maintained, a voltage may be discharged between the emitter 22 and the gate electrode 16 or a dielectric breakdown may occur. If the field emission space is not maintained at a high vacuum, neutral particles existing inside the panel collide with the electrons 30 to generate cations, and the generated cations collide with the emitters 22 to cause the emitters 22 to scatter. It degrades or collides with the electrons 30 to attenuate the acceleration energy of the electrons 30 to lower the brightness. Therefore, in order to improve the luminance, a vacuum process for making the inside of the panel a high vacuum is required during the manufacturing process of the FED.
[0014]
As shown in FIG. 12, in a panel of a conventional field emission display device, an upper glass substrate 2 on which an anode electrode 4 and a phosphor 6 are laminated, a lower glass substrate 8, and a glass frit seal supporting both substrates. 38. As is well known, the lower glass substrate 8 includes a cathode electrode 10, an insulating layer 14, a gate electrode 16 formed on the insulating layer 14, and a focusing insulating layer (not shown) formed on the gate electrode 16. Have been.
[0015]
Before sealing the upper glass substrate 2 and the lower glass substrate 8, a getter 34 for absorbing gas generated during the FED manufacturing process is formed inside the panel.
[0016]
The getters 34 are classified into evaporable getters (hereinafter abbreviated as EG) and non-evaporable getters (hereinafter abbreviated as NEG).
[0017]
Barium was used as a material for EG. This EG is well known for use in cathode ray tubes forming television screens and computer screens. That is, the barium getter is evaporated from the inner wall of the cathode ray tube by external heating, and is used for removing gas remaining in the cathode ray tube in the form of a metal film. At this time, barium exists as a precursor of BaAl ₄ + Ni before activation, and in the activation step, the precursor of barium is evaporated by external heating.
[0018]
In practice, a mixture of a powder of the composition BaAl ₄ and a nickel powder is used as a precursor of the barium film. At this time, nickel reacts with aluminum at about 850 ° C. The heat generated by the reaction evaporates the barium by a so-called "flash" phenomenon.
[0019]
Conventionally, since the structure for forming the EG inside the panel of the field emission display device is complicated, it has been difficult to increase the internal temperature during activation of the EG to 800 to 1250 ° C. Therefore, when a thin display such as an FED is manufactured, there is a problem that the substrate is damaged and it is difficult to maintain a desired degree of vacuum.
[0020]
On the other hand, in the case of NEG, titanium (Ti), zirconium (Zr), or the like is used as a main component, and a small amount of aluminum (Al), nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), etc. Was formed by adding a metal and an oxide. NEG is used in various application fields such as removing residual gas from the inside of a bulb or an FED to improve the degree of vacuum and extending the life of a device.
[0021]
This NEG activation step involves the reduction of oxides, carbides and nitrides formed on the surface of the powder particles when they are first exposed to air after the powder is compressed and the sintered powder particles are combined. After removing the thin film and heating materials such as oxides, carbides and nitrides to diffuse oxygen (O), carbon (C) and nitrogen (N) into the getter material, gas adsorption is possible The metal surface of pure NEG in the active state is exposed.
[0022]
The activation temperature of this NEG depends on the type of the composition. For example, st-707 manufactured by SAES Getters of Italy activates an alloy of 70 atomic% Zr, 24.6 atomic% V, and 5.4 atomic% Fe at 350 ° C. by an activation process. The st-101 can activate an alloy of 84 atomic% of Zr and 26 atomic% of Al at 900 ° C. by an activation process.
[0023]
The activation process is performed at a low temperature and in a short time, especially in a thin film type display such as a FED using a glass substrate, in consideration of damage to a function of a specific device, energy and a unit cost of the process. Is preferred.
[0024]
As disclosed in Japanese Patent Application No. 8-196899 and International Application No. PCT / IT97 / 00027, heaters oxidation agent such as titanium (Ti), titanium oxide (TiO ₂₎ and barium oxide (BaO ₂₎ Thus, NEG having a predetermined shape can be formed by mixing and pressurizing at an appropriate ratio so that a predetermined reaction heat is generated when heated.
[0025]
The above-mentioned oxides (TiO ₂ , BaO ₂ ) partially oxidize titanium to form Ti ₂ O ₅ which is an intermediate oxide of titanium. The reaction heat from the oxidation reaction must activate the remaining titanium. The mixture is activated at 300-400C.
[0026]
International Patent Application No. PCT / IT97 / 00027 discloses an oxide and alloy getter composition selected from Ag ₂ O, CuO, Co ₃ O ₄ or mixtures thereof. A composition such as yttrium and lanthanum, a third component present in the rare earth element, can be selectively added to the alloy. Generally, the getter material of this composition requires a high temperature of 350-900 ° C. for activation, whereas the getter device containing all of the composition has a relatively low temperature of 280-500 ° C. Can work. That is, the getter device containing the entire composition can be activated at a relatively low temperature by utilizing heat of reaction utilizing thermodynamic interaction with other elements.
[0027]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional NEG alloy, when it comes into contact with a large amount of reactive gas, that is, when it is exposed to air, or when the initial alloy has a melting point of 200 to 250 ° C. or more, the alloy is strong. The exothermic reaction may cause the temperature to rise to 1000 ° C. or more, so that the other parts of the FED panel are more likely to be damaged, which makes it difficult to apply to thin-film displays such as FEDs and PDPs. There was a point.
[0028]
The present invention has been made in view of such a conventional problem, and performs an activation process using a getter that can reduce an activation temperature to improve a degree of vacuum and a getter composition that can improve gas removal capability. It is an object of the present invention to provide a field emission device using an object and a getter composition.
[0029]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the getter composition according to the present invention has chromium (Cr) as a main component, and titanium (Ti) and zirconium (Zr) as other components. Further, the composition of the getter is characterized by containing 40 atomic% of chromium (Cr), 30 atomic% of titanium (Ti), and 30 atomic% of zirconium (Zr).
Further, the field emission display device includes a getter mainly containing chromium (Cr).
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The getter composition according to the present invention includes chromium (Cr), zirconium (Zr) and titanium (Ti), as shown in FIG. The composition and composition ratio of the Cr / Zr / Ti getter are as shown in Table 1 below.
[Table 1]

[0031]
The composition ratio of the composition of the getter is calculated assuming that the weight of the getter is 100 atomic%, and is preferably composed of 40 atomic% of Cr, 30 atomic% of Zr, and 30 atomic% of Ti. At this time, the getter is formed as a thin film type or a bulk type (lumps).
[0032]
In the method of manufacturing a thin film type getter, as shown in FIG.
1. One of the upper substrate and the lower substrate is prepared (S61),
2. The prepared substrate is inserted into a vacuum chamber (S62).
3. Inert gas argon (Ar) is injected between the anode electrode and the getter materials Cr, Zr, and Ti to which the high voltage is applied. At this time, the getter composition and the anode electrode are inserted into the chamber (S63).
4. The argon (Ar) is excited using plasma, and each argon ion (Ar +) in the chamber is accelerated by a high voltage generated by the excited argon ions (Ar +) (S64).
5. The getter material ejected by the collision of the getter composition (CrZrTi) with the argon ions (Ar +) accelerated in the chamber is deposited to a thickness of 0.01 to 10 m on the prepared substrate. Let it. By depositing the getter material on the substrate to a thickness of 0.01 to 10 μm, a thin film type getter is formed (S65).
[0033]
Further, in a method of manufacturing a bulk type getter of a field emission display device, as shown in FIG.
1. One of the upper substrate and the lower substrate is prepared (S71)
2. After crushing the getter composition Cr, Zr, and Ti on the prepared substrate to form a metal powder, the metal powder is mixed (S72).
3. The mixed metal powder is sintered and deposited on the prepared substrate to a particle size of about 1 to 100 μm. Thus, the bulk type getter is formed by depositing the mixed metal powder on the substrate as particles having a size of 1 to 100 μm (S73).
[0034]
4 and 5 are graphs showing the oxygen removing ability of the getter according to the related art and the present invention. As shown in FIGS. 4 and 5, an experiment on the oxygen removal ability of the getter according to the present invention and the getter according to the present invention was performed in an atmosphere at a temperature of 400 ° C. for 1 hour under the heat treatment conditions, using Auger Electron Spectroscopy; , AES) is a graph shown using a spectrum.
[0035]
The AES analyzes the energy and the energy of Auger electrons emitted when an electron beam converged to a size of several hundred angstroms is incident on the surface of the getter, and analyzes the type and amount of elements constituting the surface of the getter. Surface analysis equipment.
[0036]
As shown in FIG. 4, the horizontal axis of the graph indicates the depth from the surface of the getter, and the vertical axis indicates the composition of the getter or the amount of impurities absorbed by the getter. For example, conventionally, the amount of oxygen absorbed inside a getter made of, for example, 70 atomic% of Zr and 30 atomic% of Ti is about 2000 arb. From the surface of the getter. Up to 2000arb. From about 3000arb. It is hardly discovered above.
[0037]
On the other hand, as shown in FIG. 5, the amount of oxygen absorbed into the getter comprising 40 atomic% of Cr, 30 atomic% of Ti and 30 atomic% of Zr according to the present invention is approximately from the surface of the getter. 5000arb. It can be seen that the presence of a large amount of oxygen up to the above causes the absorption of a larger amount of oxygen than in the past. Therefore, the getter composition of the present invention is sufficiently activated at a temperature of 400 ° C. for one hour under the above-mentioned experimental conditions at an activation time and an activation temperature.
[0038]
Further, when the pump is connected to the field emission display according to the present invention, as shown in FIG. 6, the panel is heated by a local heating device 92 to remove impurities inside the sintered and bonded panel. Using the pump 94, the gas inside the panel is exhausted to the outside of the chamber while heating with. When exhausting the gas to the outside, when the degree of vacuum inside the panel reaches a desired level, the middle of the exhaust tube 93 is heated by the local heating device 92, and the middle of the exhaust tube 93 is cut off by a pinch-off process. That is, the chamber of the panel is isolated from the outside. At this time, the degree of vacuum required for the conventional panel is 1.03 × 10 ⁻⁴ torr, and the degree of vacuum required for the panel according to the present invention is 1.7 × 10 ⁻⁵ torr. Hereinafter, since the functions of the anode 4, the cathode 10, and the glass frit seals 38 and 91 shown in FIG. 6 are the same as those of the related art, the description thereof will be omitted.
[0039]
On the other hand, when the pinch-off process is performed, the degree of internal vacuum of the panel, which is hermetically sealed with impurities discharged from devices inside the panel, decreases again due to exhaust gas or the like. Therefore, getter 90 is activated at 300 ° C. for 3 hours to increase the degree of vacuum.
[0040]
As shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), the field recovery display device coated with the getter material according to the related art and the present invention has a vacuum recovery degree of 30 at% Ti and 70 atm. If the getter consisting of% Zr is activated at 300 ° C. for 3 hours, the pressure on the panel vacuum is restored to 1.03 × 10 ⁻⁴ torr.
[0041]
On the other hand, as shown in FIG. 7 (B), the getter 90 according to the present invention consisting of 40 at% Cr, 30 at% Ti, and 30 at% Zr was activated at 300 ° C. for 3 hours. In this case, the pressure related to the degree of vacuum of the panel can be restored to 1.7 × 10 ⁻⁵ torr, which is about six times higher than in the past, and the final panel can be completed.
[0042]
8 (A) to 8 (C) show the gettering ability of the getter according to the present invention from the new state to the activation step through the sealing step. After the getter composition according to the present invention is deposited by the activation process at about 300 ° C. for about 3 hours, the oxygen adsorbed on the getter surface is exposed to the atmosphere while being exposed to the air or by the high-temperature sealing step. The getter surface is moved to a fresh state. The fresh state means a state in which oxygen adsorbed on the getter surface moves into the getter and the getter surface is in a clean state and is not contaminated.
[0043]
On the other hand, a field emission display device using a getter according to the present invention includes an upper glass substrate 2 on which an anode electrode 4 coated with a phosphor 6 is laminated and a lower A glass substrate 8, a cathode electrode 10 formed on the lower glass substrate 8, a resistance layer 12 formed on the cathode electrode 10, an insulation layer 14 formed on the resistance layer 12, , An emitter 22 formed on the resistive layer 12, a focusing insulating layer formed on the gate electrode 16, an upper glass substrate 2 and a lower glass substrate 8, , Ti, and Zr. The emitter 22 emits electrons by a voltage applied from the cathode electrode 10, and the gate electrode 16 plays a role of extracting electrons from the emitter 22. The anode electrode 4 is formed so as to face the cathode electrode 10 mutually.
[0044]
That is, the configuration of the remaining field emission display device except for the composition of the getter 90 is the same as the conventional configuration.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, in the getter composition and the field emission display device using the getter according to the present invention, since the chromium (Cr) is a main component, the getter's oxygen removing ability is improved, and the getter is more activated than before. There is an effect that energy can be reduced. That is, since the activation energy is reduced, the activation step can be performed at a low temperature of 300 ° C. or less, and the gas removal ability can be improved, and the degree of vacuum can be improved by about 6 times compared to the related art. There is.
[0046]
In addition, the chromium-based getter according to the present invention has an effect that it can be easily formed into a thin film type or a bulk type without performing an existing complicated laminated structure or a porous forming step.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a getter composition of a field emission display according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a thin film type getter of a field emission display according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a bulk getter of a field emission display according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing the oxygen removing ability of a conventional getter.
FIG. 5 is a diagram showing the oxygen removing ability of the getter according to the present invention.
FIG. 6 is a view illustrating a state in which a pump is connected to the field emission display according to the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a vacuum recovery rate of a conventional field emission display device coated with a getter material according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the oxygen removing ability of the getter according to the present invention from a fresh state to a process of being activated through a sealing process.
FIG. 9 is a perspective view showing a conventional chip type field emission display device.
FIG. 10 is a cross-sectional view of the chip-type field emission display device shown in FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing a structure of a cathode electrode and a gate electrode of a conventional field emission display.
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a panel structure of a conventional field emission display.
[Explanation of symbols]
4: anode, 10: cathode, 38, 91: glass frit seal, 90: getter, 92: local heating device, 93: exhaust tube, 94: pump

Claims

A getter composition comprising chromium (Cr).

The getter composition according to claim 1, further comprising titanium (Ti) and zirconium (Zr).

The getter includes 20 to 70 atomic% chromium (Cr), 0 to 30 atomic% titanium (Ti), and 20 to 50 atomic% zirconium (Zr). 3. The getter composition of claim 2, wherein the composition is constituted.

3. The getter according to claim 1, wherein the getter includes 40 at% chromium (Cr), 30 at% titanium (Ti), and 30 at% zirconium (Zr). Composition.

3. The getter composition according to claim 1, wherein the getter is formed by simultaneously sputtering the metal composed of Cr, Ti, and Zr. 4.

The getter according to claim 1, wherein the getter is formed by crushing and mixing the Cr, Ti, and Zr metals, and then sintering the mixed metal powder in a vacuum. Composition.

The getter composition of claim 1, wherein the getter composition reduces activation temperature.

The getter composition according to claim 1, wherein the getter is formed inside a panel of the field emission display device and removes gas inside the panel.

A getter formed inside a panel of the field emission display device for removing a gas inside the panel, wherein the composition of the getter includes Cr, Ti, and Zr as components. Getter composition.

The Cr, Ti, and Zr group getters include 20 at% to 70 at% chromium (Cr), 0 at% to 30 at% titanium (Ti), and 20 at% to 50 at% zirconium (Zr). 10. The getter composition of claim 9, wherein the composition comprises:

The said getter made of Cr, Ti, and Zr contains chromium (Cr) of 40 atomic%, titanium (Ti) of 30 atomic%, and zirconium (Zr) of 30 atomic%, The said getter characterized by the above-mentioned. 10. The getter composition of claim 9.

10. The getter composition according to claim 9, wherein the getter is formed by simultaneously sputtering the Cr, Ti, and Zr metals.

10. The getter composition according to claim 9, wherein the getter is formed by crushing and mixing the Cr, Ti, and Zr metals and then sintering the mixed metal powder in a vacuum. .

10. The getter composition of claim 9, wherein the getter composition reduces activation temperature.

A field emission display device comprising a getter mainly containing chromium (Cr).

The device of claim 15, wherein the getter further includes titanium (Ti) and zirconium (Zr).

The getter is:
20 at% to 70 at% chromium (Cr);
0 to 30 atomic% of titanium (Ti);
17. The field emission display according to claim 16, having a composition ratio of zirconium (Zr) of 20 at% to 50 at%.

The getter is:
40 atomic% of chromium (Cr),
30 atomic% of titanium (Ti);
17. The field emission display device according to claim 15, comprising: a composition ratio of zirconium (Zr) of 30 atomic%.

17. The field emission display of claim 16, wherein the getter is formed by simultaneously sputtering the Cr, Ti, and Zr metals.

17. The field emission display of claim 16, wherein the getter is formed by crushing and mixing the metals of the Cr, Ti, and Zr groups, and then sintering the mixed metal powder in a vacuum. apparatus.

The field emission display device,
An anode electrode coated with a phosphor,
A cathode electrode formed to face the anode electrode;
An emitter that emits electrons by a voltage applied from the cathode electrode;
The field emission display according to claim 15, further comprising a gate electrode for extracting electrons from the emitter.

16. The field emission display of claim 15, wherein the getter removes gas inside the panel of the field emission display.