KR20040013091A

KR20040013091A - 비증발형 게터, 표시장치 및 이들의 제조방법

Info

Publication number: KR20040013091A
Application number: KR20047000025A
Authority: KR
Inventors: 하세가와요지
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2001-07-06
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-02-11
Also published as: US7126276B2; JP2003022744A; US20040169469A1; CN1552085A; WO2003005400A1; EP1406286A1

Abstract

게터링효과에 뛰어나고, 특히 평면표시장치 등의 표시장치에 있어서의 기밀용기내부를 고진공상태로 유지할 수 있고, 더구나 부착이 용이하고 내부를 오염할 염려도 적은 비증발형 게터와, 그 게터를 구비하는 표시장치와, 그들의 제조방법이다. 비증발형게터(20)는 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 분말사출성형에 의해 형성된 성형체를 구비한다. 성형체가 공률 10∼30%의 다공질체를 구성하고 있다.

Description

비증발형 게터, 표시장치 및 이들의 제조방법{Non-evaporation type getter, display unit and production method for them}

근년, 예를 들면 필드·에미션·디스플레이(Field Emission Display, 이하 FED로 약한다)등과 같이, 전계방출형소자 등의 전자방출원에서 방출된 전자빔을 형광체에 조사하고, 형광체를 발광시켜서 화상을 형성하는 평면표시장치가 제안되고 있다.

FED에 있어서는, 전자방출원이 매트릭스형상으로 배치된 기판과, 형광체가 형성된 기판을 미소간격으로 대향시켜서 배치하고, 이들 기판의 주위를 밀봉하여 기밀용기를 형성하고, 그 기밀용기 내부를 고진공 내지는 초고진공으로 유지하고, 전자방출원에서 전자빔을 형광체에 조사하고, 형광체의 발광에 의해 화상을 표시한다.

이 FED를 확실히 작동시키기 위해서는, 기판간에 형성되는 기밀용기의 내부를 초고진공(1 x 10^-6Pa이하 정도)으로 할 필요가 있다. 낮은 진공도(압력이 높다)에서는 전자방출원인 전계방출형소자가 오염되고, 전자방출특성(에미션특성)에 지장을 주고, FED의 수명을 짧게 하게 되기 때문이다.

이와 같이 FED등과 같이, 고진공도의 기밀용기가 내부에 형성되는 평면표시장치에서는, 게터링효과에 의해 기밀용기내부의 진공도를 높이기 위해 기밀용기의 단부에 배치된 게터실내부에 증착형게터를 배치하고 있다. 또, 기밀용기의 내부에 비증발형 게터를 형성하는 것도 제안되고 있다.

FED등의 평면표시장치에 있어서, 전면기판과 배면기판의 사이의 간격은 1.5mm이하 정도로 미소하고, 내부공간을 초고진공으로 도달시키는 것은 용이하지 않지만, 내부공간에 있어서의 전체의 장소도 균일한 진공도로 유지하는 것이 중요하다. 또, FED의 동작중에 있어서는, 전계방출형 소자로부터 방출된 전자가 형광면에 조사됨으로서 가스가 방출된다. 그 결과로서, 진공도의 경사가 생기면, 배면기판상에서 전계방출형소자가 형성된 영역에 있어서는, 장소에 따라서 전계방출형 소자가 오염되고, 오염된 부분의 전자방출특성이 열화하고, FED의 수명을 짧게 하게 된다. 따라서, 기밀용기의 단부에만 배치된 증착형 게터에서만 진공도의 경사를 피하지 않는다. 그래서, FED등의 평면표시장치에서는 기밀용기 내부를 균일한 초고진공으로 유지하기 위해, 비증발형 게터를 분산하여 배치할 필요성이 높게 있다.

비증발형 게터는 종래에서는 증착법이나 스퍼터링법에 의해 형성되고 있지만, 그 형성에 있어서는, 전계방출소자 및 형광체의 패턴을 피하여 형성할 필요가 있고, 정확한 마스킹처리가 필요하다고 하는 제조프로세스상의 문제점을 갖고 있다. 혹, 마스킹이 불충분하게 되고, 전계방출형소자가 증착법 등에 의해 오염되게 되면, 전자방출특성에 지장을 주고, FED 등의 평면표시장치의 수명을 짧게 하게된다.

또한, 증착법이나 스퍼터링법 이외의 성막방법으로, 비증발형 게터를 형성하는 방법도 몇 개 제안되고 있다. 예를 들면 특개평 5-159697호 공보에서는 분말가공형성 또는 분말가압성형소결법에 의해 비증발형 게터를 제조하는 방법이 제안되고 있다.

그렇지만, 이 공보에 개시하고 있는 방법에서는, 수축율의 분포 등의 원인으로부터 소결시에 균열이나 변형이 생기기 쉽고, 복잡한 형상의 비증발형 게터를 형성할 수 없다는 제약이나, 분말성형인 것으로부터 분애발생이 생기는 등의 과제가 있다.

분말가압성형소결법 등에 의해 형성된 비증발형 게터를 평면표시장치의 내부에 배치하여 고정하는 방법으로서, 예를 들면 특개평 2000-311638호에 개시하고 있는 것같이, 접착체를 이용하여 비증발형 게터를 고착하는 방법이 제안되고 있다. 그렇지만, 이 방법에서는 접착제를 도포하는 때의 마스킹이 곤란한 동시에, 접착제의 종류에 따라서는, 게터의 열활성처리중이나 처리후에, 접착제로부터 가스가 방출되고, 게터에 의한 가스흡수능력의 저하나 전계방출형소자의 오염에 의한 전자방출특성의 열화를 초래할 염려가 있다. 또, 이와 같은 불편을 방지하기 위해, 접착제로부터의 탈가스를 방지하기 위한 연구를 필요로 하는 등의 문제도 있다.

따라서, 특히 평면표시장치에 있어서는, 비증발형 게터의 배치는 대단히 곤란한 것이었다.

본 발명은 이와 같은 실정을 감안하여 이루어지고, 그 제 1목적은 게터링효과에 우수하고, 특히 평면표시장치 등의 표시장치에 있어서의 기밀용기 내부를 진공상태로 유지할 수 있고, 더구나 부착이 용이하고, 내부를 오염할 염려도 적은 비증발형 게터와, 그 게터를 구비하는 표시장치와, 그들의 제조방법을 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 제 2목적은 전계방출소자 등의 전자방출원으로부터의 전자빔방출의 신뢰특성을 향상시키는 것이 가능하고, 긴수명화를 도모할 수 있는 평면표시장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 비증발형 게터, 표시장치 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계하는 평면표시장치의 개략 단면도이다.

도 2는 도 1에 나타내는 스페이서와 비증발형 게터와의 관계를 나타내는 사시도이다.

도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 요부확대개념도이고, 도 3b는 본 발명의 다른 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 요부확대개념도이다.

도 4a∼도 4b는 본 발명의 다른 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 형상을 나타내는 사시도이다.

도 5a는 본 발명의 일 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 가스흡수능력과 종래의 비증발형 게터의 가스흡수능력을 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 가스흡수능력을 나타내는 그래프이다.

도 6a∼도 6c는 본 발명의 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 전자현미경사진이다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 SEM사진이다.

상기 제 1목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계하는 비증발형게터는 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 분말사출성형에 의해 형성된 성형체를 구비한다.

본 발명에 관계하는 비증발형 게터는 분말사출성형에 의해 형성된 성형체로 구성하고 있기때문에, 종래의 분말소결법(예를 들면 특개평8-225806호, 특개평 5-159697호에 개시된 분말가압소결법)에 의한 비증발형게터에 비해, 대단히 복잡한 형상을 가질 수 있다. 이것은 분말사출성형에 있어서는, 복잡형상의 금형내에, 금속분말을 주성분으로 하는 반죽형상의 혼합물을 주입할 수 있기 때문이다. 또, 복잡한 형상의 성형체이어도, 소결시의 수축율이 완전한 부분에 있어서 비교적 안정하고 있고, 평면표시장치 등의 표시장치의 기밀용기내에 장착되는 구조물로서 충분한 기계적 강도를 가지고, 분진발생 등의 문제도 없다.

또, 본 발명에 관계되는 비증발형 게터는 분말사출성형에 의해 형성된 성형체로 구성하고 있기 때문에, 복잡한 형상으로 소형의 비증발형 게터로 하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, FED 등의 평면표시장치에 있어서의 기판간의 미소 극간영역에 기판간의 내전압특성을 열화시키지 않고, 더구나 소자나 형광체 패턴에 겹치지 않고, 본 발명에 관계되는 비증발형 게터를 분산하여 다수 배치하는 것이 가능하게 된다.

바람직하게는, 상기 성형체가 진공률 10∼30%의 다공질체로 구성하고 있다. 다공질체의 빈공률은 더욱 바람직하게는 25% 전후이다.

빈공률이 너무 낮으면, 게터링특성이 낮게 되는 경향에 있고, 역으로 빈공률이 너무 높으면, 성형체로서의 강도가 저하하는 경향이 있다.

성형체의 진공률을 상기의 범위내에 설정하므로, 소정의 활성화처리를 행한 후의 성형체에서는, 빈공을 통하여 성형체의 내부에 가스가 쓸데없이 침입하여 흡수된다.

바람직하게는, 상기 성형체의 적어도 일부에, 피복층이 형성되어 있다. 피복층의 두께는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.05∼3㎛정도이다.

바람직하게는, 상기 피복층이 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 상기 성형체의 표면에 박막형성수단에 의해 형성되어 있다. 피복층을 구성하는 재질과, 성형체를 구성하는 재질은 동일하여도 달라도 좋다. 피복층은 성형체의 전표면에 형성하여도 좋고, 소정의 일면만 혹은 소정의 부분에만 형성하여도 좋다. 피복층을 형성하기 위한 박막형성수단으로서는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 전자빔증착법 등의 증착법, 스퍼터링법 등이 예시된다.

피복층을 형성하는 목적은, 게터로서의 실효표면적을 크게 하여 가스흡수능력을 향상시킨다든지, 혹은 성형체 본체의 게터재질과 다른 재질의 게터피복층을 형성하므로, 가스의 종류별 흡수능력을 제어한다든지 하는 것에 있다. 이 점에서는, 피복층은 게터층에서도 있다.

바람직하게는, 상기 성형체가 Ti를 주성분으로 하고, 상기 피복층이 Zr을 주성분으로 한다.

전자빔증착법에 의한 비증발형 게터의 가스흡수능력에 있어서는, Ti단체보다도 Zr단체의 편이 큰 값을 얻을 수 있다. Ti단체의 경우에는, Zr단체의 경우보다도 가스흡수면적이 큰 복수 기둥형상구조의 증착막을 얻기 쉽다고 말하는 특징이 있다. 그렇지만, 역으로 Zr단체 증착의 경우에는, Ti단체증착법에 비해, 단위면적당의 가스흡수능력이 크다.

본 발명에서는, 상기 성형체가 Ti를 주성분으로 하고, 상기 피복층이 Zr을 주성분으로 하므로, 양쪽의 장점을 함께 가진 비증발형 게터로 하는 것이 기대된다.

본 발명의 비증발형 게터는 예를 들면 표시장치에 있어서의 기밀용기내에 장착된다. 혹은, 이 비증발형 게터는 음극선관의 캐소드구체의 일부에 부착된다. 또는 이 비증발형 게터는 평면표시장치를 구성하는 전면기판과 배면기판의 사이에 형성되는 기밀용기내에 부착된다.

상기 제 1목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계하는 비증발형 게터의 제조방법은 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 갖는 금속분말(합금분말도 포함한다)을 주성분원료로서 분말사출성형을 행하고, 소정 형상의 성형체를 얻는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관계하는 비증발형게터의 제조방법에 의하면, 종래의 분말성형소결법에 의한 비증발형 게터의 제조방법에 비해, 보다 복잡하고 소형의 비증발형게터를 얻는 것이 가능하게 된다. 그 결과, FED등의 평면표시장치에 있어서의 기판간의 미소극간영역에, 기판간의 내전압특성을 열화시키지 않고, 더구나 소자나 형광체패턴에 겹치지 않고, 본 발명에 관계하는 비증발형 게터를 분산하여 다수 배치하는 것이 가능하게 된다.

바람직하게는, 상기 성형체를 소결후의 성형체의 진공도가 95%이상이 되는 소결온도에 대하여 60∼90%(바람직하게는 70∼80%)의 온도로 소결한다.

통상의 분말사출성형에서는 소결후의 성형체의 진공도가 95%이상이 되도록, 소결온도가 선택된다. 종래에서는, 예를 들면 티탄을 주성분으로 하는 분말사출성형체를 제조하도록 하는 경우에는, 성형체의 소결온도는 1100∼1300℃이다.

본 발명에서는, 소결후의 성형체의 고밀도는 70∼90%의 범위가 바람직하다. 즉, 소결후의 성형체의 진공률은 10∼30%의 범위가 바람직하다. 이와 같은 진공율의 성형체를 얻기 위해, 본 발명의 제법에서는, 소결후의 성형체의 고밀도가 95%이상이 되는 소결온도에 대하여 60∼90%(바람직하게는, 70∼80%)의 온도로 소결한다. 따라서, 본 발명에서는 예를 들면 티탄을 주성분으로 하는 분말사출성형체를 제조하도록 하는 경우에는, 성형체의 소결온도는 850∼950℃인 것이 바람직하다.

비증발형 게터에 있어서는, 보다 많은 가스를 흡수하기(가스가 게터에 화학적 및 물리적으로 흡착된다) 위해, 실효표면적을 늘릴 필요가 있다. 이 때문에, 게터를 구성하는 성형체는 적당한 빈공을 가지고, 성형체의 내부까지 빠짐없이 가스가 침입하여 흡수되는 것이 바람직하다.

성형체에 있어서의 빈공률을 제어하기 위한 수단으로서는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 분말사출성형의 원료에 첨가하는 바인더의 양을 증대시킨다든지 소결조건온도나 시간을 줄이는 등의 수단이 예시된다.

바람직하게는, 상기 금속분말의 평균 입경은 10∼20㎛이다.

금속분말의 입경은 소결후의 분말사출성형체의 빈공률과도 관련하지만, 가스흡수능력(게터링특성)을 높이기 위해서는, 금속분말의 입력은 작은 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 분말사출성형시에 있어서의 소결은 진공중에서 행한다.진공도는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 1 x 10^-3Pa ∼ 1 Pa이다. 이와 같은 진공중에서의 소결을 행하므로, 성형체에서의 탈가스의 효과도 촉진되고, 소결후의 성형체의 산소농도를 예를 들면 1중량%이하 정도로 억제할 수 있다. 단, 이 성형체를 실제로 게터로서 작용시키기 위해서는, 진공중 가열에 의한 활성화처리를 필요로 하므로, 소결후의 성형체에 있어서의 산소농도를 엄밀히 관리할 필요는 없다.

바람직하게는, 상기 소결후의 성형체의 표면의 적어도 일부에, 박막성막법에의해 피복층을 형성한다.

상기 제 2목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계하는 평면표시장치는 전자방출원을 갖는 배면기판과,

상기 배면기판과의 사이에 기밀용기 공간을 형성하도록 배치되고, 상기 전자방출원에서 방출된 전자빔이 조사되어 발광하는 형광체를 구비하는 전면기판과,

상기 기밀용기내에 분산하여 배치되고, Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 분말사출성형에 의해 형성된 성형체를 구비하는 복수의 비증발형 게터를 갖는다.

본 발명에 관계하는 평면표시장치에서는, 본 발명에 관계하는 비증발형 게터가 분산하여 배치되어 있기 때문에, 평면표시장치의 장기에 걸친 동작중에 있어서도, 진공도의 경사 또는 불균일 분포를 저감할 수 있다. 이 때문에, 평면표시장치의 전자방출특성을 향상시키고, 그 장수명화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또, 기밀용기내부에 배치된 비증발형 게터에서만, 기밀용기의 내부를 초고진공으로 하는 것이 가능하면, 종래의 평면표시장치에 구비하고 있는 게터실 및 증착형게터를 불필요하게 하는 것도 가능하다.

바람직하게는, 상기 기밀용기 공간의 내부에는 상기 전면기판과 배면기판의 사이의 미소간격을 유지하는 스페이서를 구비하고 있다.

상기 비증발형 게터의 부착방법으로서는 특히 한정되지 않지만, 상기 비증발형 게터가 상기 스페이서의 일부에 압입고정하고 있는 것이 바람직하다.

혹은, 상기 기밀용기 공간의 내부에는 상기 전면기판과 배면기판의 사이의미소간격을 유지하는 스페이서를 구비하고 있고, 상기 비증발형 게터가 상기 스페이서의 적어도 일부를 겸하고 있어도 좋다.

바람직하게는, 상기 비증발형 게터가 상기 전자방출원에서 상기 형광체로 향하는 전자빔의 방출을 저해하지 않고, 상기 전면기판 및 배면기판에 대하여 직접 접속하지 않는 위치에 배치하고 있다.

전자방출원이 형성된 배면기판과, 형광체를 갖는 전면기판에 대하여, 비증발형 게터가 직접 접속하지 않는 프로팅구조를 채용하므로, 기판간의 내전압특성을 열화시키지 않는다. 또한, FED등의 평면표시장치에서는, 예를 들면 5kV정도의 고전압이 기판간에 인가된다.

상기 제 2목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관계하는 평면표시장치의 제조방법은,

Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 갖는 금속분말을 주성분원료로 하여 분말사출성형을 행하고, 소정 형상의 비증발형 게터를 얻는 공정과,

전자방출원을 갖는 배면기판을 준비하는 공정과,

상기 전자방출원에서 방출된 전자빔이 조사되어 발광하는 형광체를 구비하는 전면기판을 준비하는 공정과,

상기 배면기판과 전면기판의 사이의 간격을 규정하는 스페이서를 준비하는 공정과,

상기 스페이서에 상기 비증발형 게터를 압입하는 공정과,

상기 비증발형 게터가 압입된 스페이서를 통하여, 상기 배면기판과 전면기판의 사이에 기밀용기공간을 형성하도록 이들 기판을 접합하는 공정을 갖는다.

본 발명의 평면표시장치의 제조방법에서는, 비증발형 게터를 압입하여 고정하므로, 접착제에서의 방출가스가 없게 된다. 특히, 종래의 방법에서 다수의 비증발형 게터를 평면표시장치의 기밀용기의 내부에 분산하여 배치하는 경우에는, 접착제에서의 방출가스가 문제가 되지만, 본 발명의 방법에서는 방출가스의 증가의 폐해는 없게 된다. 또, 본 실시형태의 방법에서는 증착법에 의해 비증발형 게터를 소정 패턴으로 형성하는 방법과 비교하여, 기판에 대하여 증착을 위한 마스킹을 행할 필요가 없고, 그 것에 의한 폐해도 없다.

이하, 본 발명을 도면에 나타내는 실시형태에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관계하는 평면표시장치의 개략 단면도, 도 2는 도 1에 나타내는 스페이서와 비증발형 게터와의 관계를 나타내는 사시도, 도 3a는 본 발명의 일 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 요부확대개념도, 도 3b는 본 발명의 다른 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 요부확대개념도, 도 4a∼도 4b는 본 발명의 다른 실시형태에 관계하는 비증발형 게터의 형상을 나타내는 사시도, 도 5a는 본 발명의 일 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 가스흡수능력과 종래의 비증발형 게터의 가스흡수능력을 나타내는 그래프, 도 5b는 본 발명의 다른 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 가스흡수능력을 나타내는 그래프, 도 6a∼도 6c는 본 발명의 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 전자현미경사진, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 관계하는 비증발형 게터의 SEM사진이다.

도 1에 나타내는 것같이, 본 발명의 일 실시형태에 관계하는 평면표시장치(2)는 소위 FED이고, 전면기판(4)과, 전면기판(4)에 대하여 소정 극간간격(D)으로 대향하여 배치된 배면기판(6)을 가진다. 소정 극간간격(D)은 예를 들면 1.5mm이하 정도이다.

배면기판(6)의 내면에는, 전계방출소자가 매트릭스형으로 소정 패턴으로 형성하고 있는 전자방출원층(12)이 형성되어 있다. 도, 전면기판(4)의 내면에는 전자방출원층(12)의 전계방출형소자로부터 방출된 전자빔이 조사되어 발광하는 형광체(14)가 소정 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 도 1에서는 3개의 형광체(14)만 도시하고 있지만, 실제로는, 화소수에 따라서 다수의 형광체(14)가 소정 패턴으로 전면기판(4)의 내면에 형성되어 있다.

전면기판(4)과 배면기판(6) 사이에 편평한 기밀용기(5)를 형성하도록, 양 기판간의 외주부에는 밀봉재(8)가 장착되어 있다. 밀봉재(8)는 예를 들면 프릿글래스 등으로 구성되어 있고, 양 기판(4 및 6)사이의 외주부에 프릿글래스를 도포하고, 양 기판을 가열 시킴으로써 형성된다.

또, 기밀용기(5)의 내부에 양 기판(4 및 6)사이에는 소정 극간간격(D)을 유지하기 위한 스페이서(10)가 소정 극간간격으로 배치되어 있다. 스페이서(10)는 전기절연성 혹은 고저항의 재질로 구성하고 있고, 형광체(14)의 형성패턴과, 전자방출원층(12)에 있어서의 전계방출형소자의 형성패턴에, 평면측에서 보아 겹치지 않는 패턴으로 기밀용기(5)의 내부에 배치된다.

배면기판(6)의 외주단부 외면에는 게터실(30)이 접속하고 있고, 배면기판(6)의 외주단부에 형성하고 있는 배기공(31)을 통하여 기밀용기(5)가 게터실(30)내부까지 통하고 있다. 또, 게터실(30)의 하단에는 팁관(34)이 접속하고 있고, 팁관(34)을 통하여, 배기장치 등에 의해 기밀용기(5)의 내부를 배기하고, 그 후, 팁관(34)을 밀봉함으로써, 기밀용기(5)의 내부가 밀폐되고, 그 내부가 진공상태로 유지되도록 되어 있다. 또한, 게터실(30)에는 링형상의 증착형게터(32)가 배치되어 있다. 증착형게터(32)는 예를 들면 Ba등을 주성분으로 한다.

본 실시형태에서는, 복수의 비증발형 게터(20)가 형광체(14)의 형성패턴과 전자방출원층(12)에 있어서의 전계방출형소자의 형성패턴에 평면측에서 보아 겹쳐지지 않는 패턴으로 기밀용기(5)의 내부에 분산하여 배치된다. 각 비증발형 게터(20)의 장착위치를 고정하기 위해, 본 실시형태에서는 도 2에 나타내는 것같이, 기밀용기(5)내부에 배치되는 복수의 스페이서(10)내부의 적어도 일부의 스페이서(10)에 그 높이방향(소정 극간간격(D)의 방향)의 대략 중앙부에, 그 장수방향에 따라서 소정 간격으로 끼움공(11)이 형성되어 있다. 끼움공(11)은 스페이서(10)의 표리면을 관통하는 관통공이어도 좋고, 바닥이 있는 구멍이어도 좋다.

비증발형 게터(20)는 도 2에 도시된 것같이, 게터주판(22)과, 그 게터주판(22)의 표면에서 대략 수직방향으로 소정 간격으로 대략 평행하게 연장하는 게터보조판(24)을 갖는다. 이들 게터주판(22) 및 게터보조판(24)은 소정 극간간격(D)보다도 작은 폭(D1)을 가진다. 또, 게터주판(22)의 배면에는 스페이서(10)에 형성하고 있는 끼움공(11)과 동일 간격으로, 압입돌기(26)가 구비하고 있다. 각 압입돌기(26)는 대응하는 각 끼움공(11)의 내부에 압입되고, 비증발형 게터(20)를 스페이서(10)의 벽면에 위치 결정하여 고정가능하게 되어 있다.

게터주판(22) 및 게터보조판(24)의 두께와, 각 길이, 1매의 게터주판(22)에 대한 게터보조판(24)의 배치 및 배치간격 등은 형광체(14)의 형성패턴 등을 피하도록 설계된다.

비증발형 게터(20)를 구성하는 게터주판(22), 게터보조판(24) 및압입돌기(26)는 후술하는 분말사출성형에 의해 일체 성형된다.

분말사출성형에 있어서는, 먼저 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하는 금속분말(합금분말도 포함한다)과, 바인더를 혼합 반죽하여, 사출성형용 원료를 준비한다. 금속분말의 평균 입경은 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 10∼20㎛이다. 또, 바인더로서는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 파라핀 프로필렌계 바인더가 이용된다.

다음에, 이 분말사출성형용원료를 도 2에 도시하는 비증발형 게터(20)의 형상의 캐비티를 가지는 금형의 내부에 사출하고, 예비 성형체를 얻는다. 다음에, 이 예비성형체에 포함되는 바인더를 제거한다. 여기까지의 프로세스는 통상의 분말사출성형과 거의 동일한 조건으로 행해진다. 단, 소결후의 성형체에 있어서의 빈공률을 증대시키기 위해, 통상의 분말사출성형보다도 바인더의 함유량을 증가시켜도 좋다.

다음에, 본 실시형태에서는 예비성형체를 소결하고, 소결체가 되는 성형체를 얻는다. 소결시의 온도는 소결후의 성형체의 진공도가 95%이상이 되는 소결온도에 대하여 60∼90%(바람직하게는 70∼80%)의 온도인 것이 바람직하다.

본 실시의 형태에서는, 소결후의 성형체의 진공도는 70∼90%의 범위가 바람직하다. 즉, 소결후의 성형체의 빈공률은 10∼30%, 특히 25% 전후가 바람직하다. 이와 같은 빈공률의 성형체를 얻기 위해, 본 실시형태의 제법에서는, 소결후의 성형체의 진밀도가 95%이상이 되는 소결온도에 대하여 60∼90%(바람직하게는, 70∼80%)의 온도로 소결한다. 따라서, 본 실시형태에서는, 예를 들면 티탄을 주성분으로 하는 분말사출성형체를 제조하도록 하는 경우에는, 성형체의 소결온도는 850∼950℃인 것이 바람직하다.

또, 소성시는 진공중에서 행하는 것이 바람직하다. 진공도는 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 1 x 10^-3Pa ∼ 1 Pa이다. 이와 같은 진공중에서의 소결을 행하므로, 성형체에서의 탈가스의 효과도 촉진되고, 소결후의 성형체의 산소농도를 예를 들면 1중량%이하 정도로 억제할 수 있다. 단, 이 성형체를 실제로 게터로서 작용시키기 위해서는, 진공중 가열에 의한 활성화처리를 필요로 하므로, 소결후의 성형체에 있어서의 산소농도를 엄밀히 관리할 필요는 없다.

또한, 할성화처리시의 온도 및 처리시간은 특히 한정되지 않지만, 온도는 예를 들면 300∼500℃정도이고, 그 처리시간은 1∼5시간 정도이다.

이와 같이 하여 얻어지는 분말사출성형이 되는 비증발형 게터(20)의 미세구조는 도 3a에 나타내는 것같이, 소결체(21)간에 소정의 빈공(23)이 형성된다. 또한, 도 3b에 나타내는 것같이 비증발형 게터(20)를 구성하는 소결체(21)의 표면에, 예를 들면 전자빔증착법에 의해, Zr단체가 되는 비증발형 게터피복층(25)을 형성하여도 좋다. 피복층(25)의 막두께는 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 0.05∼3㎛정도, 더욱 바람직하게는 0.1∼2㎛정도이다.

다음에, 도 1에 나타내는 평면표시장치(2)의 제조방법에 대하여 설명한다.

투명글래스 등으로 구성하고 있는 전면기판의 내면에, 슬러리법, 인쇄법, 또는 전착법(電着法) 등의 방법에 의해 형광체(14)를 도포 형성한다. 또, 투명글래스 또는 불투명글래스 등으로 구성하고 있는 배면기판(6)의 내면에 소정 패턴으로 전계방출소자가 매트릭스형으로 배치된 전자방출원층(12)을 형성한다. 전자방출원층(12)에 있어서의 전계방출형소자의 형성패턴은 형광체(14)의 형성패턴에 대응한다.

다음에, 전면기판(4)과 배면기판(6)을 각각 내면이 대향하도록 복수의 스페이서(10)를 통하여 소정 극간간격(D)으로 대향시킨다. 복수의 스페이서(10)내의 적어도 일부에는, 전술한 비증발형 게터(20)가 압입고정하고 있고, 복수의 비증발형 게터(20)가 기판의 면에 따라서 균일하게 분산하여 배치된다. 그 후, 밀봉재(8)에 의한 플릿실을 행하고, 기판(4 및 6)의 사이에 편평한 기밀용기(5)를 형성한다. 그 후, 팁관(34)에 배기장치를 접속하고, 기밀용기(5)내부를 배기하고, 기밀용기(5)의 내부가 목표의 진공도에 도달한 후에, 팁관(34)을 밀봉하고, FED가 되는 평면표시장치(2)를 얻는다. 또한, 기밀용기(5)의 내부의 진공배기중에는, 배기를 촉진하기 위해, 양 기판(4 및 6)을 가열한다든지 비증발형 게터(20)의 활성을 위한 가열처리를 행하는 것도 있다. 또, 증착형게터(32)에 의한 게터링효과를 실행시키기 위해, 예를 들면 외부에서의 고주파가열에 의해 증착형게터(32)를 가열하고, 플래시 시킨다.

이와 같이 하여 초고진공상태가 얻어진 기밀용기(5)를 갖는 평면표시장치(2)에서는 FED로서의 동작이 가능하게 된다.

본 실시형태에 관계하는 비증발형 게터(20)는 분말사출성형에 의해 형성된 성형체로 구성하고 있기때문에, 종래의 분말소결법(예를 들면 특개평 8-225806호, 특개평 5-159697호에 개시된 분말가압소결법)에 의한 비증발형 게터에 비해, 도 2에 나타내는 것같이, 복잡한 형상을 가질 수 있다. 이것은 분말사출성형에 있어서는, 복잡형상의 금형내에, 금속분말을 주성분으로 하는 반죽형의 혼합물을 주입할 수 있기 때문이다. 또, 복잡한 형상의 성형체라도, 소결시의 흡수율이 전체 부분에 있어서 비교적 안정하고 있고, 평면표시장치(2)의 기밀용기(5)내에 장착되는 구조물로서 충분한 기계적 강도를 가지고, 분애발생 등의 문제도 없다.

또, 이 비증발형 게터(20)는 분말사출성형에 의해 형성된 성형체로 구성하고 있기 때문에, 평면표시장치(2)에 있어서의 기판(4 및 6)사이의 미소 극간영역에 기판(4 및 6)사이의 내전압특성을 열하시키지 않고, 더구나, 소자패턴이나 형광체(14)의 패턴에 겹치지 않고, 비증발형 게터(20)를 분산하여 다수 배치하는 것이 가능하게 된다.

또, 본 실시형태에서는 비증발형 게터(20)의 빈공률이 소정 범위내에 설정하므로, 도 3a 또는 도 3b에 나타내는 빈공(23)을 통하여 소결체(21)의 내부에 가스가 쓸데없이 침입하여 흡수된다.

또, 도 3b에 나타내는 것같이, 피복층(25)을 형성하므로, 게터로서의 실효표면적을 크게하여 가스흡수능력을 향상시킨다든지, 혹은 성형체본체의 게터재질과 다른 재질의 게터피복층(25)을 형성하므로, 가스의 종류별 흡수능력을 억제한다든지 할 수 있다.

전자빔증착법에 의한 비증발형 게터의 가스흡수능력에 있어서는 Ti단체보다도 Zr단체의 편이 큰 값을 얻을 수 있다. Ti단체의 경우에는, Zr단체의 경우보다도 가스흡수면적이 큰 복수 기둥형상 구조의 증착막을 얻기 쉽다고 말하는 특징이 있다. 그렇지만, 역으로 Zr단체증착의 경우에는, Ti단체증착에 비해, 단위면적당의 가스흡수능력이 크다.

도 3b에 나타내는 실시형태에서는 소결체(21)가 Ti를 주성분으로 하고, 피복층(25)이 Zr을 주성분으로 하므로, 양자의 장점을 모두 가진 비증발형 게터(20)로 하는 것을 기대할 수 있다.

또, 도 1에 나타내는 평면표시장치(2)는 비증발형 게터(20)가 분산하여 배치되어 있기 때문에, 평면표시장치(2)의 장기에 걸친 동작중에 있어서도, 진공도의 경사 또는 불균일 분포를 저감할 수 있다. 이 때문에, 평면표시장치(2)의 전자방출특성을 향상시키고, 그 장수명화를 도모하는 것이 가능하게 된다. 또, 기밀용기(5)의 내부에 배치된 비증발형 게터(20)만으로 기밀용기(5)의 내부를 초고진공으로 하는 것이 가능하게 되면, 평면표시장치(2)에 구비하고 있는 게터실(30) 및 증착형게터(32)를 불요하게 하는 것도 가능하다.

또, 본 실시형태에서는 비증발형 게터(20)가 전자방출원층(12)에서형광체(14)로 향하는 전자빔의 방출을 저해하지 않고, 전면기판(4) 및 배면기판(6)에 대하여 직접 접속하지 않는 위치에 배치하고 있다. 이와 같이, 전자방출원이 형성된 배면기판과 형광체를 가지는 전면기판에 대하여, 비증발형 게터가 직접 접속하지 않는 플로팅구조를 채용하므로, 기판간의 내전압특성을 열화시키는 것은 아니다. 또한, FED등의 평면표시장치(2)에서는 예를 들면 5kV정도의 고전압이 기판간에 인가된다.

더욱이 또, 본 실시형태의 평면표시장치(2)의 제조방법에서는 비증발형 게터(20)를 스페이서(10)에 대하여 압입하여 고정하므로, 접착제에서의 방출가스가 없게 된다. 특히, 종래의 방법에서, 다수의 비증발형 게터를 평면표시장치의 기밀용기내부에 분산하여 배치하는 경우에는, 접착제에서의 방출가스가 문제가 되지만, 본 실시형태의 방법에서는 방출가스의 증가의 폐해는 없게 된다. 또, 본 실시형태의 방법에서는 증착법에 의해 비증발형 게터를 소정 패턴으로 형성하는 방법과 비교하여, 기판에 대하여 증착을 위한 마스킹을 행할 필요가 없고, 그 것에 의한 폐해도 없다.

또한, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위내에서 여러 가지로 개변할 수 있다.

예를 들면, 비증발형 게터의 구체적인 형상으로서는, 특히 한정되지 않고, 예를 들면 도 4a ∼ 도 4d에 나타내는 것같이, 여러 가지 형상의 비증발형 게터(20a ∼ 20d)가 고려된다.

도 4a에 나타내는 비증발형 게터(20a)는 원주형의 비증발형 게터본체(22a)와압입용 볼록부(26a)를 가지고, 이들이 분말사출성형에 의해 일체 성형하고 있다. 이 비증발형 게터(20a)는 도 2에 나타내는 비증발형 게터(20)와 동일하게 하여, 스페이서(10)에 끼움공(11)내에 압입 고정된다.

도 4b에 나타내는 비증발형 게터(20b)는 십자형상을 가지고, 분말사출성형에 의해 일체 성형하고 있다. 이 비증발형 게터(20b)는 도 1에 나타내는 형광체(14)의 형성패턴과 평면측에서 보아 겹치지 않는 부분에 배치된다.

도 4c에 나타내는 비증발형 게터(20c)는 스페이서(10)의 적어도 일부를 겸하고 있고, 분말사출성형에 의해 일체 성형하고 있다.

도 4d에 나타내는 비증발형 게터(20d)는 사각틀형상을 가지고, 분말사출성형에 의해 일체 성형하고 있다. 이 비증발형 게터(20d)는 도 1에 나타내는 형광체(14)의 형성패턴과 평면측에서 보아 겹치지 않는 부분에 배치된다.

실시예

이하, 본 발명을 더욱 상세한 실시예에 근거하여 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.

실시예 1

분말사출성형에 있어서, 먼저 Ti원소를 주성분으로 하는 금속분말과, 바인더를 혼합 반죽하여, 사출성형용 원료를 준비하였다. 금속분말의 평균 입경은 10∼20㎛이다. 또, 바인더로서는, 파라핀 프로필렌계 바인더를 이용하였다.

다음에, 이 분말사출성형용원료를 도 4c에 도시하는 비증발형 게터(20c)의형상의 캐비티를 가지는 금형의 내부에 사출하고, 예비 성형체를 성형하였다. 다음에, 이 예비성형체에 포함되는 바인더를 제거하였다. 여기까지의 프로세스는 통상의 분말사출성형과 거의 동일한 조건으로 행하였다.

다음에, 예비성형체를 소성하고, 소결체가 되는 성형체를 얻었다. 소성시의 온도는 900℃이었다. 소결후의 성형체의 진공률은 25%이었다. 소결후의 성형체의 전자현미경사진을 도 6a에 나타낸다.

다음에, 이 소결후의 성형체를 이용하여, 일산화탄소(CO)가스에 대한 가스흡수능력(게터링특성)을 측정하였다. 가스흡수능력측정은 비증발형 게터인 소결체를 1 x 10^-3Pa ∼ 1 Pa의 진공중에서 400℃ 및 2시간의 활성화처리를 행한다. 그 후 냉각한 후에서 행하였다. 결과를 도 5a의 곡선(A1)으로 나타낸다.

도 5a에 나타낸 것같이, 종축은 가스흡수능력측정장치에 있어서의 소정부위의 압력이고, 횡축은 가스흡수개시로부터의 경과시간을 나타낸다. 이 도면에 있어서 흡수능력0에 대응하는 압력곡선(A0)과 곡선(A1)으로 둘러싸여진 면적이 가스흡수능력을 나타낸다. 즉, 이 면적이 클수록 가스흡수능력이 우수하고 있다. 도 5a에 나타내는 것같이, 충분히 큰 가스흡수능력이 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.

비교예 1

실시예1의 비증발형 게터 소결체와 동일한 형상 및 중량의 Zr단체 비증발형 게터를 전자빔 증착법에 의해 성형하였다. 이와 같이 하여 얻어진 비교예에 관계하는 비증발형 게터에 대하여, 400℃ 및 4시간의 활성화처리를 행한 것이외는,실시예 1과 동일하게 하여, 가스흡수능력을 측정하였다. 결과를 도 5a의 곡선(A2)으로 표시한다.

비교예 2

실시예1의 비증발형 게터 소결체와 동일한 형상 및 중량의 Zr단체 비증발형 게터를 전자빔 증착법에 의해 성형하였다. 이와 같이 하여 얻어진 비교예에 관계하는 비증발형 게터에 대하여, 400℃ 및 4시간의 활성화처리를 행한 것이외는, 실시예 1과 동일하게 하여, 가스흡수능력을 측정하였다. 결과를 도 5a의 곡선(A3)으로 표시한다.

평가

도 5a에 나타내는 것같이, 실시예 1과 비교하여, 비교예 1 및 비교예 2에서는 초기 흡수능력이 높지만, 흡수능력 지속효과가 작고, 시간의 경과와 함께, 흡수능력이 급격히 저하한다. 이것은, 증착형게터의 경우에는, 안정한 빈공상태의 게터를 형성하는 것이 곤란하고, 증착막의 내부가 게터로서 이용되지 않는 것이 많기 때문으로 고려된다. 이것에 대하여, 실시예 1의 게터는 초기에서 후기까지 안정한 흡수능력이 얻어지고, 게터링의 신뢰성이 높다. 이것은 소결체가 되는 게터의 내부에도 가스가 흡착되고, 전체적으로 게터로서 이용되고 있기 때문으로 고려된다.

실시예 2

실시예 1에서 얻어진 소결체게터의 표면에 전자빔증착법에 의해 Zr단체의 증착막을 성막하고, 실시예 1과 동일한 가스흡수능력 테스트를 행하였다. 증착막의 두께는 0.1㎛이었다. 결과를 도 5b의 곡선(A4)으로 나타낸다. 또, 이 실시예에서 얻어진 게터의 SEM단면사진을 도 7에 나타낸다.

도 5b에 나타내는 것같이, 실시예 2에서는 실시예 1에 비해 가스흡착능력의 수명이 더욱 연장하고, 전체로서, 10% 정도로 흡착능력이 향상하였다.

실시예 3

성형체의 소결온도를 950℃로 한 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 소결체로 이루는 비증발형 게터를 형성하였다. 그 단면사진을 도 6b에 나타내었다. 빈공을 충분히 취하는 것을 확인할 수 있었다.

참고예 1

성형체의 소결온도를 1100℃로 한 이외는, 상기 실시예 1과 동일하게 하여, 소결체로 이루는 비증발형 게터를 형성하였다. 그 단면사진을 도 6c에 나타낸다. 빈공이 적게 되는 것을 확인할 수 있었다.

이상 설명하여 온 것같이, 본 발명에 의하면, 가스흡수능력의 신뢰성에 우수하고, 특히 평면표시장치 등의 표시장치에 있어서의 기밀용기내부를 고진공상태로 유지할 수 있고, 더구나 부착이 용이하고, 내부를 오염할 염려가 적은 비증발형 게터와, 그 게터를 구비하는 표시장치와, 그들 제조방법을 제공할 수 있다.

또, 본 발명에서는, 표시영역의 전 영역에 걸쳐서, 진공도의 경사나 불균일한 분포를 저감할 수 있고, 전계방출소자 등의 전자방출원에서의 전자빔방출의 신뢰특성을 향상시키는 것이 가능하고, 장수명화를 도모할 수 있는 평면표시장치 및그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims

Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 분말사출성형에 의해 형성된 성형체를 구비하는 비증발형 게터.
제 1항에 있어서,

상기 성형체가 비공률이 10 ∼ 30%의 다공질체로 구성하고 있는 비증발형 게터.
제 1항에 있어서,

상기 성형체의 적어도 일부에 피복층이 형성되어 있는 비증발형 게터.
제 2항에 있어서,

상기 성형체의 적어도 일부에 피복층이 형성되어 있는 비증발형 게터.
제 3항에 있어서,

상기 피복층이 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 상기 성형체의 표면에 박막형성수단에 의해 형성되어 있는 비증발형 게터.
제 4항에 있어서,

상기 피복층이 Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 상기 성형체의 표면에 박막형성수단에 의해 형성되어 있는 비증발형 게터.
제 3항에 있어서,

상기 성형체가 Ti를 주성분으로 하고, 상기 피복층이 Zr을 주성분으로 하는 비증발형 게터.
제 4항에 있어서,

상기 성형체가 Ti를 주성분으로 하고, 상기 피복층이 Zr을 주성분으로 하는 비증발형 게터.
제 1항∼제 8항중 어느 한 항에 기재의 비증발형 게터가 표시장치에 있어서의 기밀용기내에 장착되어 있는 표시장치.
제 1항∼제 8항중 어느 한 항에 기재의 비증발형 게터가 캐소드구체의 일부에 부착되어 있는 음극선관.
제 1항∼제 8항중 어느 한 항에 기재의 비증발형 게터가 전면기판과 배면기판의 사이에 형성되는 기밀용기내에 부착되는 평면표시장치.
전자방출원을 갖는 배면기판과,

상기 배면기판과의 사이에 기밀용기 공간을 형성하도록 배치되고, 상기 전자방출원에서 방출된 전자빔이 조사되어 발광하는 형광체를 구비하는 전면기판과,

상기 기밀용기내에 분산하여 배치되고, Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 주성분으로 하고, 분말사출성형에 의해 형성된 성형체를 구비하는 적어도 1개의 비증발형 게터를 갖는 평면표시장치.
제 12항에 있어서,

상기 기밀용기 공간의 내부에는 상기 전면기판과 배면기판의 사이의 미소간격을 유지하는 스페이서를 구비하고 있고,

상기 비증발형 게터가 상기 스페이서의 일부에 압입고정하고 있는 평면표시장치.
제 12항에 있어서,

상기 기밀용기 공간의 내부에는 상기 전면기판과 배면기판의 사이의 미소간격을 유지하는 스페이서를 구비하고 있고,

상기 비증발형 게터가 상기 스페이서의 적어도 일부를 겸하고 있는 평면표시장치.
제 12항∼제 14항중 어느 한 항에 있어서,

상기 비증발형 게터가 상기 전자방출원에서 상기 형광체로 향하는 전자빔의 방출을 저해하지 않고, 상기 전면기판 및 배면기판에 대하여 직접 접속하지 않는 위치에 배치하고 있는 평면표시장치.
Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 갖는 금속분말을 주성분원료로 하여 분말사출성형을 행하고, 소정 형상의 성형체를 얻는 것을 특징으로 하는 비증발형 게터의 제조방법.
제 16항에 있어서,

상기 금속분말의 평균 입경이 10∼20㎛인 비증발형 게터의 제조방법.
제 16항에 있어서,

상기 성형체를 소결후의 성형체의 진밀도가 95%이상이 되는 소결온도에 대하여 60∼90%의 온도로 소결하는 것을 특징으로 하는 비증발형 게터의 제조방법.
제 18항에 있어서,

상기 금속분말의 평균 입경이 10∼20㎛인 비증발형 게터의 제조방법.
제 18항에 있어서,

상기 분말사출성형시에 있어서의 소결은 진공중에서 행하는 것을 특징으로하는 비증발형 게터의 제조방법.
제 19항에 있어서,

상기 분말사출성형시에 있어서의 소결은 진공중에서 행하는 것을 특징으로 하는 비증발형 게터의 제조방법.
제 18항∼제 21항중 어느 한 항에 있어서,

상기 소결후의 성형체의 표면의 적어도 일부에, 박막성막법에 의해 피복층을 형성하는 것을 특징으로 하는 비증발형 게터의 제조방법.
Ti, Zr, Al, V, Fe의 어느 1종 이상의 원소를 갖는 금속분말을 주성분원료로 하여 분말사출성형을 행하고, 소정 형상의 비증발형 게터를 얻는 공정과,

전자방출원을 갖는 배면기판을 준비하는 공정과,

상기 전자방출원에서 방출된 전자빔이 조사되어 발광하는 형광체를 구비하는 전면기판을 준비하는 공정과,

상기 배면기판과 전면기판의 사이의 간격을 규정하는 스페이서를 준비하는 공정과,

상기 스페이서에 상기 비증발형 게터를 압입하는 공정과,

상기 비증발형 게터가 압입된 스페이서를 통하여, 상기 배면기판과 전면기판의 사이에 기밀용기공간을 형성하도록 이들 기판을 접합하는 공정을 갖는 평면표시장치의 제조방법.