JP3103115B2 - ゲッターを収容するフィールドエミッターフラットディスプレー及びその製造法 - Google Patents
ゲッターを収容するフィールドエミッターフラットディスプレー及びその製造法Info
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Description
ーフラットディスプレーに関する。この種のディスプレ
ーは、しばしばFED(Field Emitter Display)と称され
そしてフラットパネルディスプレー(FPD)のより広い
群に属する。かかるFPDは、周知のように、一組のマイ
クロカソード、幾つかの電気フィードスルー及び複数の
蛍光物質も収容する。
たマイクロカソードと、極め高い電界を発生するように
該カソードから極めて短い距離で配置された複数のグリ
ッド電極とを収容する。かかるカソードと蛍光物質との
間には真空空間が存在するが、これは、ある場合には数
十μmから数百μm厚になりうる。また、カソードはダ
イヤモンドエミッターであってもよい。真空空間におけ
る真空度は、通常、ゲッター物質の助けを借りて10-5ミ
リバールの下に保たれる。
び蛍光物質は、ヘンリー・エフ・グレー氏が“Informat
ion Display"(3/93、11ページ)に記載したように単一
の平らな表面上に整列される。
ードそして場合によってはグリッド電極も担持し更に補
助的な促進アノードをも担持する非導電性基体例えば石
英を、カソード及び他の電極から離れたその一部分にお
いて、揮発性バリウム基材ゲッター合金例えばBaAl4の
薄層で被覆することからなるFEDの製造法が記載されて
いる。
益を示す。実際に、この種のゲッターは、効果のあるも
のになるためには、活性化熱処理(>800℃)を必要と
する。この熱処理は、通常、FEDの外部の誘電コイルに
よって放射される無線周波数によって実施されることが
できる。揮発性ゲッター物質の場合には、熱処理は、FE
Dの内面の完全に画成され且つ局部化された区域に金属
(例えば、最も一般的に使用される揮発性ゲッターのう
ちの1つであるバリウム)の被膜を付着させる。
るような極めて小さい空間でのその付着は、絶縁表面の
短絡又は電気的破壊を引き起こす可能性がある。更に、
かかる処理は、FEDの機械的抵抗を重大に危険にさらす
程の局部的な熱衝撃を引き起こす可能性もある。
能を有するゲッターの挿入を妨げる。
とスクリーンSCHとの間の真空空間の厚みを変えずにゲ
ッターGを収容するように意図された図6に示す如き附
属物又は“テール"Cをディスプレーに加えることを提案
している。しかしながら、かかる技術は厚みを過度に増
大させ、それ故にディスプレーの容積を増大させる。
示される本発明の方法に従って製造されたディスプレー
では消失される。
性ゲッターの代わりに他の特定の種類のゲッター例えば
ジルコニウム(これは、例えばマイクロカソード(マイ
クロチップ)のような好ましくは多量で存在する不揮発
性ゲッター(NEG)の群に属する)を使用することを提
案している。
実際のこととして、マイクロチップのとがった先端の電
子放射は、もしもそれが含酸素ガスにさらされる場合に
は、酸化ジルコニウムの生成のために変化される場合が
ある。
学的エッチングによって作るときに生じる困難によるも
のである。実際に、この技術は、マイクロチップ内に異
物を残し、それ故にそれらのゲッターの能力の大部分を
失う。
ターとして使用したときに起こるそれらの酸化は、それ
らの電子放射特性を変える。
のうちの1つを打破するFEDを提供することである。
のゲッター物質又は又は他の物質の付着を排除し、同時
にFEDの製造をより容易にするためにゲッターをFEDの極
めて限定された空間に一体化させることである。
ることに成功した。
駆動される電子を放射する複数のマイクロカソード、及
び (b)複数の電気フィードスルー及び真空安定剤、 が収容された内部真空空間を有するフィールドエミッタ
ーフラットディスプレーにおいて、 真空安定剤が20〜180μm(好ましくは20〜150μm)
厚の不揮発性ゲッター物質の多孔質担持層より本質的に
形成され、しかも該層がマイクロカソード、蛍光物質及
びフィードスルーから本質上離れた区域に収容されてい
ることを特徴とするフィールドエミッターフラットディ
スプレー、 からなる。
の製造法に関する問題に対しての明確な解決策は今日ま
で存在していなかった。より具体的に言えば、FEDの特
殊な特徴によって、その動作に必要な真空の発生及び維
持に関する製造の規模、品質及び容易さについて差し迫
ったデリケートな問題が生じてきた。
極めて満足な方法で答える成功的な選択を提供するもの
である。
うに、絶縁材料から作られた数十又は数百〜数千μmの
厚さを有する本質上互いに平行に配置された2つの薄板
によって形成されるのが好ましい。これらの薄板は、周
囲に沿って気密封止されておりそして高真空空間によっ
て隔離されている。第一板(SCH)は蛍光物質を担持
し、そして第二板(S)は例えばモリブデンから作られ
たマイクロカソードそして場合によっては例えばニオブ
から作られたいくつかのグリッド電極、並びに不揮発性
ゲッター物質の1つ以上の多孔質層も担持する。
かくしてこれらの層(又は薄ストリップ)はディスプレ
ー(FED)の一体的部分である。
多孔質層は、ある場合には極めて低い活性化温度(≦50
0℃そして≦450℃さえも)を有するゲッター物質を基材
とする。かかる層は、様々な方法で薄い金属及び非金属
基体上に適用されることができ、そしてその適用後に可
能なだけ長い焼結処理を受けるのが有益である。かかる
処理は、ゲッター物質を強化し、これによってそれらが
上記の目的に対して極めて有害ないくつかの粒子を損失
するのを防止する。
リウム及び/又はそれらの水素化物及び/又はそれらの
組み合わせ、 (B)(i)USP3203901に従ったZr−Al合金、及び/又
はUSP4071335及びUSP4306887に従ったZr−Fe合金、 (ii)USP4269624に従ったZr−M1−M2合金(ここで、M1
はV及びNbから選択され、そしてM2はFe及びNiから選択
される)及びUSP4907948に従ったZr−Ti−Fe合金、 (iii)EP−A−93/830411に従ったジルコニウム及びバ
ナジウム含有合金、特に、Zr−V−Fe、 (iv)それらの組み合わせ、 から選択されるジルコニウム及び/又はチタン基材ゲッ
ター合金、 より本質上形成された焼結組成物である。
って製造販売され、そして次の2つの群の成分、 (H)水素化チタン、 (K)(a)上記(B/i)に従ったZr−Al合金、特に84
重量%のジルコニウムを含有する合金(St121におい
て)、 (b)上記(B/iii)に従ったZr−V又はZr−V−Fe合
金(St122において)、 (c)それらの組み合わせ、 から選択されるゲッター合金、 より本質上なる組成物が本発明の目的に対して特に有益
であることが判明した。
とができる。特に有益な具体例に従えば、該ディスプレ
ーは、 (a)基体上に不揮発性ゲッター物質を付着させそして
付着した物質を適当な真空炉において焼結させることに
よって多孔質層を得る、 (b)かくして得た担持層をディスプレーの他の内部部
材と一緒に内部空間中に収容する、 (c)該内部空間を真空ポンプによって排気させそして
ポンプ作用の間に気密封止する、 ことからなる方法において、 懸濁媒体中に懸濁させたゲッター物質粒子の懸濁液の
電気泳動によって又は手動若しくは機械的適用好ましく
は吹付によって基体へのゲッター物質の付着を実施する
ことを特徴とする方法で得られる。
ば、1つ以上のパネルによって又は掻取り刃を備えた塗
布機によって実施されるかかる懸濁液の塗布を挙げるこ
とができる。
にかかるGB−B−2157486及びEP−B−0275844を参照さ
れたい。
は真空作用下でフリットシーリングを行い、次いで内部
空間から且つ周囲壁から高度のガス抜き(これも、真空
ポンプ作用の下に)を行う。フリットシーリング及びガ
ス抜きは高い温度において実施されるが、これは、ゲッ
ター物質の必要な熱活性化を行うために有益下に使用す
ることができる(活性化を行わないと、ゲッターはその
機能を果たすことができない)。これらはすべて、例え
ば過去において使用された誘電コイルによって、余分な
活性化に頼ることなく得ることができる。これは、極め
て低い活性化温度を有する本件出願人選択の特定のゲッ
ター物質によってのみ可能であることに注目されたい。
懸濁液を調製し、 (b)かかる懸濁液を使用して吹付塗布技術によって基
体を被覆し、そして (c)焼成する、 各工程を含む不揮発性ゲッター物質の多孔質担持層の形
成を可能にする。
粒度及び1〜8.5(好ましくは7〜8)m2/gの表面積を
有する水素化チタン粒子と、 (K)本質的に5〜15(好ましくは8〜10)μmの平均
粒度及び0.5〜2.5m2/gの表面積を有するゲッター合金粒
子と、 の混合物であって、該ゲッター合金がZr−Al合金、Zr−
V−Fe合金及びそれらの組み合わせから選択されそして
H粒子とK粒子との間の重量比が1:10〜10:1そして好ま
しくは1:1〜3:1である混合物から形成される。
用することによって、FEDの製造間に且つFEDそれ自体の
全寿命間に発散されるガスの良好な収着能が確保され
る。かかるガスは通常はH2、そしてマイクロカソード先
端に対して極めて有害な酸素含有ガス(CO、CO2、H2O、
O2のような)である。COの場合の収着能は、約0.5×10
-3mbar×1/cm2の値に達する場合がある。
他の均等媒体のうちの1つを懸濁媒体として使用するこ
とができる。
属基体(例えば、珪素)によって又は絶縁基体によって
担持されることができる。金属基体の場合には、その厚
さは通常は極めて薄く、例えば5〜50μmである。その
上、基体は、特許EP−B−0275844に記載されるように
モノ金属又はマルチ金属であってよい。
れるように、チタン、モリブデン、ジルコニウム、ニッ
ケル、クロム−ニッケル合金又は鉄基合金の層であり、
そして場合によってはアルミニウム層を組み合わせたも
のである。かかる基体は、好ましくは任意の形状、例え
ば、円形、長方形、正方形、多角形、長円形、葉形、長
楕円形等の孔又は細長い穴を有する薄いストリップであ
るのが有益である。
載される鉄及びマンガン基材非磁性合金のうちの1つで
ある。
ば、かかる絶縁性又は非金属性基体の上にNEGの懸濁液
を直接付着させることができ、又は上記金属基体と全く
同じモノ金属又はマルチ金属性固定層を有益下に介在さ
せることができる。
個に付着させ次いで該ストリップを絶縁性基体のミクロ
の溝に機械的に収容させることができる。
使用するのが有益である場合がある。かかる技術は、所
定の表面を極めて短い時間例えば数秒間又は1秒未満の
間吹付し、その吹付を先の時間よりも長い時間例えば約
10〜50秒の間中止してその揮発性液体を揮発させ、次い
で所要の条件に従って吹付工程、蒸発工程等を反復する
ことよりなる。
ることができ、又は別法として、支持体ストリップに運
動方向に沿って適当に離置された一連の単一工程ノズル
を使用することによって単一ノズルの反復使用を置き換
えることができる。第二の別法は、運動方向に沿って一
連の比例ノズルによって吹き付けられる固定ストリップ
の使用を可能にする。
いに異なってもよい。ある場合には、1つ以上のサイク
ルにおいてA粒子のみ(又はH、例えば水素化チタン)
の懸濁液、そして第二の1つ以上のサイクルにおいてB
粒子のみ(又はK、例えばZr−V又はZr−V−Fe合金)
の懸濁液を吹き付けることさえも可能である。別法とし
て、2種の粒子を変動濃度で例えば漸次的に変わる濃度
で使用することが可能である。
る層からなるゲッター層を有益下に得ることが可能であ
る。基体側にチタン粒子のみより本質上なる1つ以上の
元素の層を有するこれらの元素の層は、基体に対する付
着性の故に極めて有益であることが判明した。
熱によって例えば70〜80℃で乾燥され、その後に真空焼
結処理が10-5mbarよりも低い圧力で且つ本質上650〜120
0℃の温度で実施される。
ことなく隣接粒子の間にある決まった物質移動を生じさ
せるのに十分な温度で且つ時間でのゲッター物質の層の
加熱処理を意味する。かかる物質移動は、粒子を一緒に
結合させ、これによって機械的強度を増大させ且つ担体
への粒子の付着を可能にする。低い温度程、長い時間を
必要とする。本発明の好ましい具体例に従えば、H成分
の焼結温度と同じ又はそれよりも僅かに高くそしてK成
分の焼結温度よりも僅かに低い温度が選択される。
に用語「絶縁」は、加工温度において電気を導かない任
意の物質、例えば、パイロセラム、石英ガラス、石英、
一般名称での耐火性金属酸化物、特にアルミナを意味す
る。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
る。
グラフである。
た厚さdの薄いゲッターストリップが載置されたFED絶
縁基体(“後板”)の斜視図であって、マイクロカソー
ド(マイクロチップ)は示されていない。
た他の“後板”の斜視図である。
図である。
る。
表面部分の1000倍拡大した顕微鏡写真について説明する
と、これは、試料の高い多孔度及び良好な焼結レベルを
明確に示している。
−A断面)の一部分の1860倍拡大した顕微鏡写真(逆散
乱分析による)は、焼結した混合物成分の良好な層多孔
度のみならず満足な分布均一性、並びにNi−Cr基体への
良好な固定を示している。
炭素収着試験の結果のグラフである。X軸のQ及びY軸
のGの意味に関しては先の国際特許出願W094/02957を参
照されたい。本出願では、1cm2の露出面の収着が関係し
ている点で異なる。詳細には、本発明に従って且つ例1
に従って得られた試料は、 ・ほぼ3 1/s×cm2に等しい一酸化炭素初期収着速度G1、 ・速度Gを0.1 1/s×cm2に下げたときにほぼ0.5×10-3m
bar×1/cm2に等しい一酸化炭素収着量Q1、 を示すことに注目されたい。
ッターディスプレーであって、四辺形支持体にその支持
体の側面のうちの1つに平行である厚さdの多孔質NEG
層の長方形ストリップを備えたフィールドエミッターデ
ィスプレーを示す。
法、特には、フリットシーリングと称される工程又は先
のガス抜き工程を利用することによって有益な態様で熱
的に活性化されることができるが、この場合に約300〜4
50℃の温度に達する。用語「フリットシーリング」に関
する詳細については、イタリア国特許出願M193A002422
を参照されたい。
る活性化が必要ならばそれに備えて1つ以上の電気フィ
ードスルーPと有益下に連結させることができる。
が他方よりも長い2つのストリップを備えた図4のFED
と同様のFEDを示しているが、フィードスルーは示され
ていない。
る。
ミッターディスプレー(FED)の横断面図であり、ここ
で絶縁基体S及びNEGの多孔質層(G)は金属固定スト
リップNSによって隔離されている。
って、いかなる点においても本発明の精神及び範囲を限
定するものではない。
さい粒度を有する150gの水素化チタンを50ccの脱イオン
水と一緒に導入した。
度を調整することによって、そして該容器でのボールの
適当な数と寸法との組み合わせを固定した後に20μmよ
りも小さい粒度(平均粒度3〜5μm)を有する水素化
チタンの粉末を得た。
同じパラメーターで53μmよりも小さい粒度を有する15
0gのSt101合金(84%Zr、16%Al)をミリングした。か
くして、30μmよりも小さい寸法(平均寸法8〜19μ
m)の粒子よりなる粉末を得た。表面積は2.06m2/gであ
った。
のミリングされた水素化チタンに、微細にミリングした
上記St101合金を30g混合した。これらは、St121と称さ
れる複合ゲッター物質を形成するための典型的な割合で
ある。次いで、300ccの酢酸イソブチル、420ccのイソブ
チルアルコール及び5.3gのコロジオン綿(ニトロセルロ
ース)を混合することによって得られた150ccの懸濁媒
体を加えた。次いで、ボトルを密封しそして4時間より
も長い時間機械的に振盪させた。
も任意の時間貯蔵した場合には使用前に約2時間再度振
盪されなければならない。
ル弁(EFDカンパニーの780Sモデルスプレーバルブ)及
び制御装置(EFDカンパニーの7040モデルValvemate)を
含む吹付系によって上記懸濁液を金属支持体の表面に付
着させた。
4mmのストリップ形状の金属支持体が使用された(他の
試験では、厚さ0.02mmのシートが使用された)。
ようにポールによって支持された。付着法は、弁をほぼ
1秒間開き、これによって懸濁液を小さな液滴として流
動させ次いでほぼ15秒間閉じ、ここで懸濁媒体が蒸発で
きるようにした一連の工程(サイクル)からなってい
た。この方法を促進させるために、支持体は加熱支持板
によって約30℃に保たれた。
した。
に入れ、ここで圧力を10-50mbarよりも下に下げ、次い
で温度を約450℃まで上昇させ、この値を約15分間保っ
た。
て30分間保った。
支持体を炉から取り出した。焼結された粉末の付着物
は、金属支持体の表面に沿って150〜180μm厚であっ
た。
可視表面のSEM(走査電子鏡検法)分析から得られた顕
微鏡写真である。
可視表面部分の1000倍拡大した顕微鏡写真は、試料の高
い多孔度及び良好な焼結レベルを明確に示している。
4におけるA−A断面)の一部分の1860倍拡大した顕微
鏡写真(逆散乱分析による)は、焼結した混合物成分の
良好な層多孔度のみならず満足な分布均一性、並びにNi
−Cr基体への良好な固定を示している。
ての一酸化炭素収着試験の結果を示している。
Claims (5)
- 【請求項1】(a)励起可能な蛍光物質の層、及び高い
電界によって駆動される電子を放射する複数のマイクロ
カソード(MT)、及び (b)複数の電気フィードスルー(P)及び真空安定剤
(G)、 が収容された内部真空空間を有するフィールドエミッタ
ーフラットディスプレーにおいて、 真空安定剤(G)が20〜180μm厚の不揮発性ゲッター
物質の多孔質担持層より本質的に形成され、しかも該層
がマイクロカソード、蛍光物質及びフィードスルーから
本質上離れた区域に収容されていることを特徴とするフ
ィールドエミッターフラットディスプレー。 - 【請求項2】不揮発性ゲッター物質の多孔質層が、5〜
50μm厚のモノ金属又はマルチ金属の薄いストリップ
(NS)より本質上形成される基体上に支持されることを
特徴とする請求項1記載のディスプレー。 - 【請求項3】ゲッター物質の多孔質層が、同じ又は異な
る組成を有する一連の元素の重複する層から形成される
ことを特徴とする請求項1記載のディスプレー。 - 【請求項4】(a)基体(S、NS)上に不揮発性ゲッタ
ー物質(G)を付着させそして付着した物質を適当な真
空炉において焼結させることによって多孔質層を得る、 (b)かくして得た担持層をディスプレーの他の内部部
材と一緒に内部空間中に収容する、そして (c)該内部空間を真空ポンプによって排気させそして
ポンプ作用の間に気密封止する、 ことからなり、しかも、 懸濁媒体中のゲッター物質粒子の懸濁液の電気泳動によ
って又は手動若しくは機械的適用によって基体へのゲッ
ター物質の付着を実施することを特徴とする請求項1記
載のディスプレーの製造法。 - 【請求項5】支持されたゲッター物質の多孔質層が、 (a)懸濁媒体中に懸濁させた不揮発性ゲッター物質
(G)粒子の懸濁液を調製し、 (b)かかる懸濁液を使用して吹付塗布技術によって支
持基体を塗布し、そして (c)かくして得た付着物を焼成する、 ことによって得られることを特徴とする請求項4記載の
方法。
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