JP2849084B2 - 高バリウム収率を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置 - Google Patents

高バリウム収率を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置

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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高いバリウム収率
を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】知られる通り、蒸発型ゲッタ材料は主と
してテレビジョン設備の受像管（ブラウン管）やコンピ
ュータスクリーンの内部において真空を維持するのに使
用されている。フラット（平面型）ディスプレイの内部
においての蒸発型ゲッタ材料の使用は、現在研究開発段
階中であり、今後も研究されていくものと思われる。
【０００３】受像管において一般に使用されているゲッ
タ材料は、金属バリウムであり、これは受像管の内壁に
薄膜の形で付着される。この薄膜を得るためには、受像
管の作製中そこに組み込まれる蒸発型ゲッタ装置として
斯界で知られる装置が使用される。これら蒸発型ゲッタ
装置は、バリウムとアルミニウムとの化合物であるＢａ
Ａｌ4 の粉末とニッケル（Ｎｉ）粉末とを約１：１の重
量比で内部に収納した開口された金属容器から構成され
る。バリウムは、「フラッシュ」としても呼ばれる賦活
プロセスにおいて、受像管自体の外側に配置されたコイ
ルによる誘導加熱により蒸発せしめられる。粉末におけ
る温度が約８００℃に達する時、次の反応が起こる：
【０００４】
【化１】 ＢａＡｌ4 ＋４Ｎｉ→Ｂａ＋４ＮｉＡｌ （Ｉ）
【０００５】この反応は強発熱性でありそして粉末の温
度を約１２００℃まで高め、この温度でバリウムの蒸発
が起こる。その後、バリウム蒸気は、管壁上に昇華・付
着して金属薄膜を形成する。蒸発型ゲッタ装置は斯界で
は周知であり、例えば本件出願人に係る米国特許第５，
１１８，９８８号は、粉末詰め物の自由表面において周
回方向での詰め物内での熱の伝搬を抑制するための幾つ
かの凹所が形成され、それによりコントロールされたバ
リウムのフラッシュを可能ならしめるゲッタ装置を記載
する。米国特許第３，５５８，９６２号は、粉末詰め物
の内部での温度を一層均一にする目的で金属要素、好ま
しくはワイヤネットを粉末詰め物内部に全体的な位置に
おいて埋設したゲッタ装置を開示する。
【０００６】受像管の作製プロセスは、伝統的なタイプ
であれ、フラットタイプであれいずれも、２つのガラス
部分を互いに溶着する段階と関与する、すなわち大気の
存在下で２つのガラス部分間で約４５０℃の融点を有す
るガラスペーストを溶融もしくは軟化せしめることによ
る所謂「フリット封着」作業において実施される。伝統
的な受像管においては、ゲッタ装置は、フリット封着段
階後、電子銃を収納するために設けられたネックを通し
て導入されうる。しかし、この場合には、ゲッタ装置の
寸法はネックの直径により制限されそして受像管内での
ゲッタ装置の精確な位置決めは困難である。他方、フラ
ットディスプレイの場合、フリット封着段階後ゲッタ装
置を位置決めすることは実際上不可能である。その結
果、受像管の製造業者は、フリット封着前にゲッタ装置
を受像管内に挿入する傾向が強くなっている。フリット
封着段階中、ゲッタ装置は、約４５０℃の温度において
大気気体に曝され、そして蒸気が低融点ガラスペースト
により放出される。その主たる結果として、ニッケルの
表面酸化が起こる。バリウムフラッシュ中、ニッケル酸
化物は、アルミニウムと共に、ほとんどコントロール不
可能な、強い発熱反応を呈する。これは、粉末詰め物の
隆起、そこからの砕片の飛び出し或いは容器の部分的な
溶融につながる恐れがあり、従って全体としてゲッタ装
置のまた受像管の適正な動作に有害となる。この問題
は、理論的には、フラッシュ作業中少なめの電力をゲッ
タ装置に供給することにより克服されうる。これは、一
層制御されたバリウム蒸発につながるが、蒸発時間が一
層長くなり、受像管製造業界では容認され得ない。
【０００７】改良を必要とすることなく若しくは上述し
た欠点を生ぜしめることなくフリット封着に耐えること
ができる蒸発型ゲッタ装置が「フリット可能」として定
義される。
【０００８】フリット可能なゲッタ装置は本件出願人に
よりすでに製造されそして販売されている。これらゲッ
タ装置は、幾つかの臨界値を超えない限り伝統的な技術
を使用して作製することができる。特には、粉末詰め物
の厚さを或る所定値を超えて大きくすることは不可能で
ある。これは、あまり大きな厚さになると、粉末詰め物
本体中で発生する熱量が非常に徐々にしか放出されず、
かくして上述したような問題を呈するからである。装置
内を占めるｍｇ単位で与えられるバリウムの量とｍｍ単
位で与えられる装置の直径との間の比率が約１０を超え
てはならないことが経験的に見出された。受像管の製作
に関連する理由により、ゲッタ装置の最大可能な直径は
約２０ｍｍであるので、伝統的な技術を使用して作製さ
れたフリット可能なゲッタ装置から蒸発されうるバリウ
ムの最大量は２００ｍｇとなる。しかし、大きな寸法の
受像管は少なくとも３００ｍｇの蒸発バリウム量を必要
としそしてそうした要求は先行技術に従うフリット可能
な装置によっては対応できない。２００ｍｇを超えるバ
リウム量を蒸発することのできるフリット可能なゲッタ
装置が本明細書においては「高収率型」であるとして定
義される。
【０００９】フリット可能ではないゲッタ装置の場合優
れた結果を得ることを可能とする先行技術の解決策に頼
ることによってさえ、高い収率を有するフリット可能な
ゲッタ装置を得ることは不可能である。事実、先に挙げ
た米国特許第５，１１８，９８８号に記載されたように
粉末詰め物の表面に半径方向凹所を形成することによっ
ても、フリット封着後のバリウムの蒸発の操作は詰め物
自体の膨張若しくはそこからの砕片の飛び出しをもたら
す。米国特許第３，５５８，９６２号に従う装置におい
ては、金属部材、好ましくはワイヤネットが粉末詰め物
内部に全体的な位置において埋設される。ネットが容器
の底面と接触状態にある場合若しくは底面自体に溶着さ
えされる場合或いは粉末詰め物の自由表面に圧入される
場合が記載されている。この場合においてもまた、ネッ
トのこれら位置はいずれも、フリット可能なゲッタ装置
を得ることを許容せず、上述したような問題を呈する。
【００１０】寸法的な制約なしにフリット可能なゲッタ
装置の製造、従ってその結果として高収率のゲッタ装置
の製造は様々の特許のテーマとなっている。例えば、本
件出願人に係る米国特許第４，１２７，３６１号は、オ
ルガノ−シランの保護層によりフリット可能とされうる
ゲッタ装置を記載するが、その効率にもかかわらず、こ
の被覆工程は非常に時間がかかり、そのため工業的な製
造には容認し得ない。また、米国特許第４，３４２，６
６２号及び日本特許出願公告２−６１８５号（いずれも
（株）東芝に係る）は、粉末の詰め物全体を７％までの
酸化珪素を含有する酸化硼素のガラス状被膜で覆うこと
により或いはニッケルのみを酸化硼素のみのガラス状被
膜で覆うことにより得られたフリット可能な蒸発型ゲッ
タ装置を開示する。しかしながら、これら装置の製造
は、被膜が制御されたそして再現性のある厚さを持たね
ばならないので困難である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、先行
技術の欠点を含まない高いバリウム収率を有するフリッ
ト可能な蒸発型ゲッタ装置の提供である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、この課
題は、上面において開口する金属容器と、上面に半径方
向凹所を設けた詰め物として形成される、前記容器内に
収納されるＢａＡｌ4及びニッケルの粉末混合物と、実
質上平面状でありそして実質上容器の底面に平行である
不連続金属部材とを具備し、前記金属部材が容器底面か
ら離間した位置において粉末詰め物中にそこから出現し
ないように埋設されることを特徴とする高いバリウム収
率を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置を使用して
達成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の目的のためには、金属部
材が、粉末の詰め物内に底面からは離間され且つ表面か
ら出現しないような位置において埋設されることが必要
である。実際上、ゲッタ装置の誘導加熱は、主として容
器及び粉末中に埋設されている金属部材において起こ
り、その後ゲッタ材料粉末に熱を伝達する。金属部材と
容器底面との接触域において粉末への熱伝達はほとんど
効率がなく、そして局所的な過熱が起こることが観察さ
れた。もしこれら接触域が多過ぎたりもしくは過大に延
在すると、発散できない熱は粉末詰め物を隆起させたり
また幾つかの場合には装置部分の溶融をもたらす。他
方、金属部材が詰め物の自由表面において出現するな
ら、表面自体が、互いの結合性が乏しく、そのためフラ
ッシュ中受像管内部に飛散する帯域に細分される。
【００１４】金属部材は、鉄合金、ニッケル合金或いは
アルミニウム合金のようなさまざまの金属から作製する
ことができる。冷間加工の容易性からステンレス鋼ＡＩ
ＳＩ３０４の使用が好ましい。
【００１５】金属部材は、それが不連続でありそして実
質上平面状であるなら様々に異なった形状をとりうる。
不連続の条件は、金属部材が当該部材自体と容器底面と
の間の粉末部分で発生したバリウム蒸気の放出を妨害し
ないようにするために必要である。この条件は、様々に
異なった幾何学的形状を通して得ることができる。可能
な具体例が図１に示される。例えば、金属部材は、図面
に１０で示すような放射状形状を有する金属切断素材と
して形成でき、これは下側の粉末からのバリウムの放出
を助成するための中央穴を示す。金属部材はまた、１２
として例示するような、無秩序模様においてもしくは秩
序だった模様においていずれでも、表面に分布される多
数の穴を有する切断素材として形成するこよができる。
別様には、金属部材は、米国特許第３，５５８，９６２
号に述べられたようなワイヤネットでありうる。
【００１６】金属部材はまた、一般に数ｍｍの厚さを有
する粉末詰め物内部に、容器底面と接触することなくそ
して粉末表面から出現することなく、埋設できるように
実質上平坦でなければならない。金属部材が容器底面と
接触してはならないという条件は、様々の方式で実現で
きる。幾つかの具体例が図２〜６に示され、ここでは金
属部材がそれらを底面から或る距離に維持するようにす
るために使用される様々の方法に対応して仮想的に表さ
れているが、様々の型式の金属部材（放射状切断素材、
穴付き素材ワイヤネットその他）の各々が、記載される
支持形態の各一つにおいて使用することができる。
【００１７】本発明のゲッタ装置の具体例が図２に示さ
れる。こうしたゲッタ装置２０は、容器２１の底面上に
粉末の第１部分２２を注入し、平坦な金属部材２３をそ
の上面に敷きそして粉末の残り部分２４で金属部材を覆
うことにより得られる。最後に、粉末は、上面２５に半
径方向凹所２６、２６’・・が形成されるように成形パ
ンチを使用して容器内で圧縮される。金属部材２３の配
置前後で容器内に置かれる粉末の量の間の重量比が、詰
め物内部での金属部材の水準を決定し、従ってそれは凹
所２６、２６’・・が形成された場合でさえも金属部材
が表面２５上に出現しないような態様で選択される。良
好な結果は一般に、上記比率が約１：２〜１：３の範囲
にあるときに得られる。
【００１８】また別の具体例において、図３（ａ）及び
（ｂ）に例示されるように、金属部材３３は、幾つかの
脚３４をそこに形成するように局所的に変形されうる。
図３（ｂ）は、この金属部材を使用するゲッタ装置を断
面で表す。金属部材３３が粉末３２が存在する容器３１
内に置かれるとき、脚３４はそれを容器の底面３５から
予備設定された距離に維持する。この場合にもまた、粉
末詰め物の上面３６には、半径方向凹所３７，３７’・
・が存在する。
【００１９】更に、本発明のまた別のゲッタ装置４０の
断面を示す図４に示されるように、容器４１の側壁４５
に変形部４４を形成することができ、この場合、粉末４
２が存在し、金属部材４３が変形部４４上に載せられ、
粉末詰め物の上面４６に凹所４７、４７’・・が形成さ
れる。
【００２０】最後に、本発明に従うまた別のゲッタ装置
５０を断面で示す図５に例示されるように、粉末５２を
収納する容器５１の底面５５において隆起５４を形成す
ることも可能であり、これにより金属部材を上に載置す
る支持体が形成される。ここでもまた、粉末詰め物の上
面５６に凹所５７、５７’・・が形成される。この最後
の具体例に関連して、米国特許第４，６４２，５１６号
に記載されるようにそして図６に示されるように、粉末
詰め物に対して機械的な係留効果を与える要素を有する
容器を使用することが好ましい。金属部材６３は、単に
平坦なものでそして機械的な係留部としての隆起６４上
に載るものであればよい。
【００２１】図２〜６に例示される場合において、変形
部の寸法及び位置並びに容器及び金属部材の両方が、金
属部材の位置を決定し、そしてこれらは半径方向凹所が
形成た場合でも粉末詰め物の上面において金属部材が出
現しないような態様で構成される。
【００２２】本発明に従うゲッタ装置の容器は、従来か
らの容器のうちのいずれでもよい。これは、一般には鋼
製であり、好ましくはプレスによる容易な冷間加工性及
び受像管のフリット封着作業中酸化条件に対する良好な
耐性の観点からタイプＡＩＳＩ３０４乃至３０５のステ
ンレス鋼製とされる。容器の形状は基本的に、底面を閉
鎖されそして上面を開口した短い円筒のものであるが、
この基本的形態にすでに述べたように底面や側壁におけ
る変形部のように多くの変更が可能である。
【００２３】粉末の詰め物は、粉末状ＢａＡｌ4 と粉末
状Ｎｉとの混合物から構成される。ＢａＡｌ4 粉末の粒
寸は一般に約２５０μｍ以下である。Ｎｉ粉末の粒寸は
一般に約６０μｍ以下である。これら２種の材料間の重
量比は約１．２：１〜１：１．２の間であり、好ましく
はこの重量比は約１：１である。粉末詰め物は、容器内
にばらばらの粉末の混合物を注入しそしてそれを適当な
パンチでプレスすることにより容器内で形成される。詰
め物の上面において、上述した米国特許第５，１１８，
９８８号に記載されるようにして、２〜８個の数におい
て、幾つかの凹所が半径方向に形成される。
【００２４】本発明のゲッタ装置はまた、窒素含有方式
においても作製することができる。斯界では、少量の窒
素化合物、例えば窒化鉄、Ｆｅ4 Ｎ、窒化ゲルマニウ
ム、Ｇｅ3 Ｎ4 若しくは鉄とゲルマニウムとの中間窒化
物を含有するゲッタ装置の使用が知られている。これら
成分の目的は、バリウムフラッシュ段階中受像管内にわ
ずかの窒素圧力を発生せしめ、それによりバリウムの一
層拡大されたそして一様な付着物を得ることを可能なら
しめることである。
【００２５】
【実施例】本発明を以下の例により更に詳しく説明す
る。これら例は、本発明を制限するものではなく、本発
明をどのように実施するかそして本発明の実施に最適と
考えられる態様を表す実施例を当業者に教示するのを目
的としたものである。
【００２６】（例１：実施例）ステンレス鋼ＡＩＳＩ３
０４製であり、そして２０ｍｍの直径と４ｍｍの高さを
有すると共に、図５に示されるような１ｍｍ高さの隆起
を備える形状の底面を有する容器を使用することにより
ゲッタ装置を作製した。容器内に、１．５ｍｍ幅のメッ
シュのステンレス鋼ＡＩＳＩ３０４製ネットを底面隆起
上に載置して配置した。７７５ｍｇの粉末状ＢａＡｌ4
（４０３ｍｇのバリウム含有量に相当）と８７５ｍｇの
粉末状ニッケルとから成る均質混合物を容器内に注入し
た。その後、粉末混合物を詰め物の表面において４つの
半径方向凹所を形成するように成形されたパンチを用い
て容器の内部で圧縮した。こうして得られたサンプルを
フリット封着条件を模擬するべく大気中４５０℃で１時
間処理した。サンプルをその後、ポンプ系統に接続され
たガラスフラスコ内に置き、フラスコを真空引きしそし
て３５秒間ラジオ周波数により装置を加熱しながら基準
ＡＳＴＭＦ１１１−７２に記載された方法に従ってバリ
ウム蒸発試験を行った。電力は、加熱開始後１５秒で蒸
発が始まるようなものとした。試験結果は、蒸発の詳
細、残部の様相及び蒸発したバリウムの量について記す
表１に示す。
【００２７】（例２：実施例）実施例１の試験を、７８
５ｍｇの粉末状ニッケル、８２５ｍｇの粉末状ＢａＡｌ
4 及び４０ｍｇのＦｅＮ4 から成る、窒素供与材を含む
混合物を用いて繰り返した。試験結果を表１に示す。
【００２８】（例３：比較例）粉末詰め物内部にワイヤ
ネットを組み入れないことを除いて実施例１の試験を繰
り返した。試験結果を表１に示す。
【００２９】（例４：比較例）詰め物表面に半径方向凹
所が形成されないように平坦なパンチを用いて容器内に
粉末を圧縮したことを除いて、実施例１の試験を繰り返
した。試験結果を表１に示す。
【００３０】（例５：比較例）平坦な底面を有する容器
を使用しそしてワイヤネットをその底面に載置したこと
を除いて、実施例１の試験を繰り返した。試験結果を表
１に示す。
【００３１】（例６：比較例）ネットが粉末詰め物の表
面から出現するサンプルを用いて、実施例１の試験を繰
り返した。このサンプルは、容器内に粉末混合物を注入
し、ネットを粉末上に載せ、そして平坦なパンチで全体
を圧縮することにより得た。試験結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１における結果から明らかなように、本
発明に従うゲッタ装置（例１、２）のみが、粉末詰め物
の膨張や飛び出し、或いは容器の溶融に関連する問題を
示さないから、フリット可能と考えられる。加えて、こ
れら装置は、３００ｍｇ以上のバリウムの収率を得るこ
とを可能ならしめる。他方、比較例においては、全体的
に若しくは部分的に粉末の膨張や飛び出し問題が存在
し、装置全体の溶融さえ起こる。
【００３４】
【発明の効果】粉末詰め物の膨張や飛び出し、或いは容
器の溶融に関連する問題を示さない、高いバリウム収率
を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置において使用できる不連続金属部
材の具体例を示す。
【図２】本発明に従うゲッタ装置の一具体例の断面図で
ある。
【図３】本発明に従うゲッタ装置の別の具体例を示し、
（ａ）は金属部材の斜視図そして（ｂ）は断面図であ
る。
【図４】本発明に従うゲッタ装置のまた別の具体例の断
面図である。
【図５】本発明に従うゲッタ装置のまた別の具体例の断
面図である。
【図６】本発明に従うゲッタ装置のまた別の具体例の断
面図である。
【符号の説明】
１０ 放射状形状を有する金属切断素材 １２ 多数の穴を有する金属切断素材 ２０、３０、４０、５０ ゲッタ装置 ２１、３１、４１、５１ 容器 ２２ 粉末の第１部分 ２４ 粉末の残り部分 ２３、３３、４３、５３、６３ 金属部材 ２５、３６、４６ 上面 ２６、３７、４７、５７ 半径方向凹所 ３２、４２、５２ 粉末 ３４ 脚 ３５、５５ 底面 ４４ 変形部 ４５ 側壁 ５４、６４ 隆起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジウゼッペ・ウルソ イタリア国ミラノ、セレニョ、ビア・ア ダメロ、４ (56)参考文献 実開 昭57−25452（ＪＰ，Ｕ) 特表 平５−501476（ＪＰ，Ａ) 米国特許3558962（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 29/94 H01J 7/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上面において開口する金属容器と、上面
    に半径方向凹所を設けた詰め物として形成される、前記
    容器内に収納されるＢａＡｌ４及びニッケルの粉末混合
    物と、実質上平面状でありそして実質上容器の底面に平
    行である不連続金属部材とを具備し、前記金属部材が容
    器底面から離間した位置において粉末詰め物中に表面か
    ら出現しないように埋設されることを特徴とする高バリ
    ウム収率を有するフリット可能な蒸発型ゲッタ装置。
  2. 【請求項２】 粉末詰め物中に埋設される金属部材がワ
    イヤネットとして形成される請求項１のゲッタ装置。
  3. 【請求項３】 粉末混合物が窒化鉄、窒化ゲルマニウ
    ム、並びに鉄及びゲルマニウムの中間窒化物の群から選
    択される窒素分与化合物を更に含む請求項１のゲッタ装
    置。
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