TW504726B - Vacuum envelope and method for evacuating the same - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) [本發明所屬之技術領域] 本發明係有關一種真空外圍器，复 電子源及從其電子源放射出的電子之^封入有用以捕捉 有關一種内藏有作為電子源之電場玫 5，具體而言，係 極）之扁平型真空外圍器及該外圍器、70件（電場放射陰 「習知之枯術Ί 真空方法者。 域中有一 ^ 有種電場放射電子機 在坡螭等真空容器内藏 合了微米大小之真空微

近年來，真空微電子學領 器正被研究加以實用化，此機 有複數個微小電場放射元件， 細構造者。 這種真空微電子學技術的應用當 射裝置而研究開發出來的有：薄型為姓作為應用電場放 示裝置、攝像管、以及微影蝕刻用電子束二之電場放射顯 其中，使用電場放射元件的薄型扁二^等。 係以一個晝素對應複數個微小冷陰極（射極）之裝置。 而此微小冷陰極提案有使用：前端形成銳角< 之電場放 射兀件、MIM型電子放射元件、表面傳導型電子放射元件 或PN接合型電子放射元件等各種形態。 雜 其中最具代表的是於日經電子學ν〇·654(19961·29) Ρ·89至98所記載之使用電場放射陰極之場致二極體 (FED)，而一種稱為Spindt型的電場放射元件（FEC)即已為 眾所週知。 這種Spindt型電場放射元件如第6圖所示，係於陰極 基板K上設有多數個射極電極^；，其上方則係形成一面由二

C:\Program Files\Patent\310469·ptd 第 4 頁 504726 五、發明說明（2) 賴一"— 氧化硫所構成之絕緣層。 絕緣層上方之閘極GT係藉菁蒸鍍等處理形成薄膜，並 形成有在射極電極E前端部開放之孔洞，以導出電子。 藉著施加電壓vgk於陰極電極κ及閘極電極GT之間可使 電子由射極電極E前射出。然後再藉由旋加於陽極電極人之 陽極電壓Va捕捉這些電子，其中陽極電極人配置於在真空 二間處與陰極電極K相向的位置。若將這種電場放射元件 ，結成，丄使之一方面依序掃瞄形成條紋狀之閘極電極， 方面藉著供給畫面訊號予各個陰極電極的條紋狀電極，

如此設置於陽極電極的螢光體便可發光並執行顯示器之動 作。 第7圖（a)(b)係顯示這種顯示裝置的外圍器之立體圖 及侧面剖視圖。 圖中’ 1為表示陽極侧玻璃基板（以下亦稱陽極侧基 板）、2為表示陰極侧玻璃侧玻璃基板（以下亦稱陰極側基 板），在這兩片基板相向的空間裡，前述微米大小之電場 放射元件及陽極電極即對向形成於各片基板内侧。 3為除氣器基板，其底面設置有可將内部抽成真空之 排氣孔3a。4為表示除氣器元件，通常在將蒸發型除氣器 材料抽成真空狀態後，可藉高溫閃蒸操作使其保持高度真 空狀態。 陰極侧基板2與陽極侧基板1以之間約2〇〇以瓜至500 /zm 的微小間隔，藉著玻璃料5密封，兩片基板一般則相互錯 開相向配置。最後便可在兩片基板未相向的部分配置前述

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電場放射 部。 元件之陰極電極拉出導線部及閘極電極拉出導線 另外若要顯示色彩 出部’雖未以圖示顯示 技出部。 ’可切斷陽極侧基板1使之形成突 ’但亦可於這個部分配置陽極電極 如此， 的部分之外 f再與未顯 氧體排出。 陰極侧基板2及陽極侧基板丨，除了除氣基板3 二其周邊部分可利用玻璃料5密封，此除氣基 示於圖中的排集管結合，利用真空泵使内部的

4^内裝有電場放射元件之真空外圍器，直中，陰極 ΐΐ門、的陽二侧基板1雖然以微小的間隔隔離配置，但為 i發以高Λ空度形成真空，-般會在除氣室設 除氣ν:Λ利用高溫由外部加熱此除氣劑4， 内部電子材料等發散出的殘留氛俨=要吸附滲透進入 成除氣鏡。 政出的殘留孔體，乃在除氣室的-面 [本發明所欲解決之問題]

然而’在這種扁平型顯示裝置φ 窄的空間（t)作為真空外圍器，即使’於只具有極為狹 抽成真空狀態，也會因流通於此狹真空泵使此空間 佳而使抽成真空狀態的工程無法順利：間的氣體通過率不 而且，其中一個問題是，比起直空2 ° 於真空空間的電場放射元件的形成材二之間的，積，存在 了排出附著於這些材料内部或表面的^比例較尚’所以為 、戈留氣體（特別是水

504726 五、發明說明（4) :)便俾m保持一定程度以上的真空度’在提高真空度 而耗費長時間的真空處理。 浐逸ί鬥t將空間抽成真空狀態之後，便如習知之技術一 m ❹除氣劑，再將整個真空容器放入大約20〇度 #辦$的烤箱數個小時，使之吸附殘留在真空容器内的 進一步進行提昇真空度的處理，但如此卻造成製 =j的複雜化，且排氣時間拉長（2〇〇分鐘），*至作業 70成為止所耗費的製造時間亦相對地也變長。 [解決問題所使用的手段] 粟之ΐ =係，了解決上述問題並提高殘留氣體之排出效 ^ m ^ 2 ，器。本發明之真空外圍器具備有··由玻璃基 其2基板、相向於前述第1基板配置之由玻璃所 ==二、：以特定間隔維持前述第1基板與第2基 右袁'工β1之侧壁部；其中前述侧壁部的一端設置 於該第1開口部相向處之第1;;:;第一開口部，及大約設 邱乃笛”二 弟開部；藉著利用此第1開口 以二二密封成真空狀態前流通高溫氣體進行 烘烤，以提尚殘留氣體之排出效果。 [發明之實施形態] 第1圖為適用於本發明哀*古、土#壯m 圖中，10的部分為表二法之裝置之概要圖。 直处外η 11 ^ m 不内冲空間尚未密封前之未完成 f工外圍器，與第7圖的符號相同之部分為相同元件或部 位。 11為表示藉著未圖示之支持具使真空外圍器1〇固定並

504726 五、發明說明（5) 部 可利用加熱裝置加熱之封閉室，此封閉室得以至少内^ 加熱至足以炫化玻璃料5部分的溫度以上的爐室所形成。 /此封閉室11下方設有吸排氣室1 2，且如後文所述，其 中幵v成有可排氣之排氣室（chamber)，俾使高溫氣艘吹進 真空外圍器1 〇内部且將真空外圍器〗〇内抽成真空狀態。 窃13為昇降桿，其可藉著施加壓力於壓力缸室13b内而 昇降’其前端部設置有頭部丨3a，其上面則搭載用以密封 真空外圍器1 〇之封閉體。 1 4為真空泵’係以開啟第2閥門使吸排氣室1 2内抽成 真空狀態的方式來控制。 另外，16為表示由箭頭方向吸入高溫氣體時會打闕之 第1閥、門，其為將尚溫氣體導入於吸排氣室12内之裝置。 鈿述歼降桿13前端藉著未圖示之驅動機構朝上下方甸 滑動之内筒部1 8支持成可自由滑動，此内筒丨8前端部則設 有柔軟之封閉體18a，使之與真空外圍器1〇之除氣室蘑换 時，可與除氣室3氣密地接合。 另外，13b為表示使昇降桿13上下移動之壓力缸室。 Φ 本發明之真空外圍器1 〇被搬入封閉室丨1内，由於真 空外圍器10至少在層疊有之玻璃料5的周邊部保留有開口 部，故可如以下第2圖所說明者，一邊排除真空外圍器1〇 内的殘留氣體，一邊形成更高度的真空空間。 亦即如第2圖（a)所示，對於被搬入封閉室丨丨内之真空 外圍器10 ’首先内筒部18會上昇與之壓接，在此狀離下， 由於第1閥門16會打開，因此高溫氣體會如箭頭方：所系 C:\Program Files\Patent\310469· ptd 第 8 頁 504726

流入真空外圍器1 〇内。 此時，作為真空外圍器1 0侧壁的玻璃料部分5並非& 全地密閉，因此流進外圍器1 〇内部的氣體會如箭頭所厂、儿， 朝箭頭方向流動至第1基板與第2基板相向的空間，再$於 真空外圍器1 0内的空間，最後由未密封的玻璃料 ^ ^ 放至外部。 刀排 而藉著此高溫氣體的流通，殘留在外圍器内部 純物氣體成分（主要為水分）便可充分地排出。 "、不 外圍器1 0的大小也是流經時間的影響原因之一，但 時氣體的溫度大約在30❶至50(rc，流通的時間則依溫度 不同而在數分鐘至數個小時之間。 服又、 接著在分流過高溫氣體之後，便進行次一步驟之控 制，使封閉室11内的溫度提高，會將附著於外圍器1 〇周 部的玻璃=5熔融，使流通過外圍器i 〇内的氣流停止。 哭ιηίΪ藉ΐ觀察被送進來的高溫氣體壓力，可檢測外圍 器1 0周邊部是否已完全被玻璃料5所密封。 -=後在確認外JS器已完全密封之後，即關上第1圖所 •^之閥門1 6以彳τ止供應尚溫氣體，同時開放第2閥門 闊門15係形成由真空泵“流通氣體之排氣通 所表示’可藉由真空泵14將外圍器10内 ==3方向吸引，將外圍器1。内抽成真空狀態至真 玉度例如在1〇 3至l〇~5Pa的程度。 接著在將外圍器1〇内充分抽成真空狀態後，如第2圖

^ τ閉體17壓接於外圍器10之除氣室排氣口 13a， "7由封閉室11内的加熱裝置使排氣口 3a的部分以封閉 體1 7而溶接起來。 $藉由這種處理過程，外圍器1〇内乃維持於密封之真空 狀態，之後再經由未圖示之搬出機構移出外圍器丨〇，下一 個外圍器才得以被搬入排氣室^内。

、 以此類推’藉由相同的處理可製造扁平型外圍器構成 ^顯示裝置’但在此實施例中，真空外圍器的排氣口 ^係 藉由除氣室構成，所以可像一般的真空容器，藉著將設置 於此除氣室之蒸發型除氣劑施以閃蒸，不僅可再提高真空 度’而且可維持其高度真空狀態。 第3圖為顯示有關本發明其他實施例之外圍器2〇的斜 視圖。此實施例顯示一種真空外圍器2 〇，此外圍器2 〇係藉 由於内部由電場放射陰極所形成之第1玻璃基板21 ;由捕 捉從電場放射元件射出電子之陽極電極所形成之第2玻璃 基板’其中此基板配置於靠近與此電場放射元件相向處； 及密封此第1及第2玻璃基板之侧壁2 3而形成真空容器。

又如圖所示，此外圍器20於侧壁23上下方向設置有第 1開口部2 4 a及第2開口部2 4 b。在外圍器密封前的狀態下， 由第1開口部24a吸引至第2開口部24b之氣體會流經此處。 25，25…係暫時密封前述第1玻璃基板及第2玻璃基板 之夾子（或膠帶），26a、26b則係密封前述第1及第2開口部 時，與各開口部相接的玻璃製封閉體。

C:\Prograifl Files\Patent\310469· ptd 第 10 頁 504726 五、發明說明（8) 再者如後所述，此玻璃製封閉體26(a 用加熱體27支持，且於抽成真空狀 接 使内部空間形成密封狀態。 生^接作用’ 此實，例之外圍器20亦使用如前述第1圖所示之 裝置，使兩溫氣體，如-氧化碳、氣氣 & 二體混=氣體流經真空外圍器2。之内部，再抽^ = 態以形成真空容器者。 風，、工狀 換句話說，如第4圖U)所示，首先將位 端之加熱體27a、27b分開配置，讓古、、田洛 圍器20兩 » ^ ^ ^ ♦同’皿氧體經由内简邱1 p 由箭頭方向流入外圍器20内，使流枬休 n 由第2開口部24a流出。 使-過外圍㈣内部的氣體 之後藉此高溫氣體的氣流，帶出附著或殘留 20内部的殘留氣體成分，特別是將 卜圍器 掃外部而進行排氣真空預備處理。 接者如第3圖（b)所不，使加熱體27及封閉體26a抵接 於第2開口部24a侧，藉由加熱而產生溶接 口部24a得以密封。 從開 當此溶接過程結束之後，如先前所說明，使直空泵動 作並由第1開口部24b將外圍器2〇内部抽成真空，在充分抽 成真空巧態後，此第1開口部24b即利用封閉體26b密封。 接著拉開内筒部1 8，從封閉室搬出真空外圍器。 此實施例省略了除氣室3，從裝設於容器侧壁23之開 口部直接吹進高溫氣體，雖然需要類似可排氣之扁平型内 4部1 8，但卻可構成極為扁平且小型之外圍器2 〇。

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另外 先在直”卜真空狀態之後需要除氣器時，可事 線狀之蒸發型除氣器，在成為真空容器之 二、=活性化也有可能使之吸附不純物氣體。 麼情況以i,Γ ’本發明之真空外圍器特，在於不管什 令、二 疋在抽成真空狀態前的處理過程中，具備有使 流經外圍器内的處理過程；夕卜圍器本身必需事先 ‘留，二兩：以上㈣口部#可藉由流’其間 < 氣流提高 殘留氣體之掃出效果。 效整力等 ^ ^為了讓氣體忐在扁平的空間順暢流過，必需有 口壓入氣體壓力及開口部面積以及流動通路之粘性阻

彳=]如真空技術中頗為人知者，當氣壓太高時氣流會變 &，太低又會變成粘性流，再更低則會形成分子流。 本發明的這種氣流中，如第5圖（3)(1})所表示，流通 =圍ϋ内的氣體通過率低’故通常最妤設定氣壓或開口 "、Η2、Η3、Η4、Η5的位置以及其數字，俾提高殘留氣 一的排出效果以形成效率較高之粘性流區域。 [發明之效果] 、如以上說明’有關於本發明之真空外圍器及其真空方 法係事先構成高溫氣體可在外圍器内流通的開口部，且 於形成真空狀態前有效地烘烤外圍器内部，使殘留氣體有 效率地排出，因此之後的真空處理便可有效排出殘留氣 體，使狹窄的空間在更短的時間内完成高度真空狀態。

省省1 ^ ^又可利用無頭部（tipleSS)用蓋體密封排氣室 或4略除氣室以形成小型的真空外圍器。㈣排乳至 由Ϊ i是在使用’面型電場放射元件的顯示裝置之产把 殘留虱體的排除對於商品的壽命及品蜇右 尸〜 +赞月第2實施例中，由於可以省略除 氣室，因此在小型鉍吾π七工& w “ 玉Ik里化方面特別優於其他真空外圍器。 [圖面之簡單說明] 第1圖為適用本發明真空方法的裝置概要圖。 第2圖為形成真空狀態之步驟說明圖。 第3圖為顯示扁平型真空外圍器之立體圖。 第4圖為有關扁平型外圍器之抽真空過程之說明圖。 第5圖為流經外圍器内之高溫氣體之說明圖。 第6圖為顯示真空外圍器之立體圖及側面剖視圖。 第7圖為電場放射元件之概要說明圖。 [符號之說明]

1 第1玻璃基板（陽極侧基板） 2 第2玻璃基板（陰極侧基板） 3 除氣室 4 5 玻璃料部分 11 12 吸排氣室 13 14 排氣泵 除氣劑 排氣室 昇降桿 C:\Program Files\Patent\310469.ptd 第 13 頁

Claims (1)

1. 观726 六、申請專利範圍 一種真空外圍器，包括： 由玻璃基板所形成之第1基板； 與前述第1基板相向配置的玻璃基板所形成之第2 基板；以及 以特定間隔維持前述第1基板及前述第2基板以形 成相向空間之侧壁， 2· 在以前述第1基板、第2基板及前述侧壁所形成之 真空外圍器的一部分設置有：可將内部相向空間抽成 真空之第1開口部，以及在不同於第1開口部設置處設 有可密封之第2開口部為特徵者。 如申請專利範圍第1項之真空外圍器，其中，於前述第 1基板形成電場放射元件，於前述第2基板設置與前述 電場放射元件相對之陽極。 3· 4· 如申明專利範圍第1或第2項之真空外圍器，其中設置 有除氣室以覆蓋前述第1開口部。 〃 5. 二種真，外圍器之真空方法，係配置形成有電場放射 7G件之第1基板，以及留有特定間隔且相對於該第1基 板之第2基板，並利用麵料等暫時封閉這些基板 邊^以形成外圍誇，使高溫氣體在特定時間流入並流 經前述外圍器内部，同時留下吹進前述高溫氣體之主 開口部’另封閉其他吹出口，最後從前述主開口部將 外圍内抽成真空狀態，並保持在真空狀離。 如申請專利範圍第4項之真空外圍器之真^法，| 中；於前述暫時封閉之外圍器侧部事先形成有2個以上

   504726 六、申請專利範圍 的開口部。 6.如申請專利範圍第4項或第5項之真空外圍器之真空方 法，其ί係混入一氧化碳、氮氣、氫氣或這些氣體與 隋性氣體之混合氣體以作為前述高溫氣體。

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