CN101079361A - 图像显示设备 - Google Patents

Abstract

一种图像显示设备，包括：前基板，具有用于显示图像的荧光部件和用于覆盖该荧光部件的金属衬层；后基板，具有电子发射元件；以及支撑框，被布置在前基板与后基板之间，其中，该金属衬层的厚度为大于等于55nm且小于等于120nm，且用吸气剂至少覆盖该金属衬层。这样，由于前基板的金属衬层被吸气剂覆盖，即使金属衬层的电位较高，与时间相关的亮度劣化也很小，使用寿命较长。

Description

图像显示设备

技术领域

【0001】本发明涉及图像显示设备的成像单元，更具体的，涉及平板图像显示设备中使用的前基板的金属衬层和吸气剂的构成。

背景技术

【0002】通常，由于电子束被用于CRT(阴极射线管)和FPD(平板显示器)中，所以需要维持真空容器内的高真空度。也就是说，真空容器中真空度的劣化(即，压力的增加)会影响图像质量和电子源的使用寿命，由此在真空容器内布置被称为吸气剂的金属薄膜。在此，随着近年来图像显示设备的显示区域不断增大，需要在真空容器内配备并布置具有足够大的面积的吸气剂。关于这一点，日本专利申请公开公报No.H09-082245中公开了一种图像显示设备，其中吸气剂被布置在覆盖荧光部件的金属衬层上。

【0003】在日本专利申请公开公报No.H09-082245中，金属衬层的适当厚度被选定为小于或等于50nm，吸气剂的适当厚度被选定为大于等于30nm且小于等于50nm。然而，如果施加到金属衬层上的电位更高，则从荧光部件一侧释放的气体量就会增加，由此需要更进一步的改进。

发明内容

【0004】本发明提供了一种图像显示设备，其金属衬层上具有吸气剂，并且即使在金属衬层的电位较高的情况下，与时间相关的亮度劣化也很小，而且使用寿命较长。

【0005】为了实现该图像显示设备，作为本发明的特征的图像显示设备包括：前基板，具有用于显示图像的荧光部件和用于覆盖该荧光部件的金属衬层；具有电子发射元件的后基板；以及布置在前基板和后基板之间的支撑框，其中金属衬层的厚度为大于等于55nm并小于等于120nm，且吸气剂至少覆盖金属衬层。

【0006】由以下参照附图的示范性实施例的说明，本发明的更多特点会变得更为明显。

附图说明

【0007】图1是示出了使用SCE(表面传导电子发射体)的SED(表面传导电子发射显示器)的一个实例的示意图。

【0008】图2是示出了图1所示的SED的前基板的部分剖面图的示意图。

【0009】图3是示出了依据本发明的示范性实施例的、与时间相关的亮度变化的曲线图。

具体实施方式

【0010】作为本发明的特征的图像显示设备包括：前基板，具有用于显示图像的荧光部件和用于覆盖荧光部件的金属衬层；具有电子发射元件的后基板；以及布置在前基板和后基板之间的支撑框，其中金属衬层的厚度为大于等于55nm且小于等于120nm，并且吸气剂至少覆盖金属衬层。

【0011】此外，在本发明中，吸气剂的厚度优选为大于等于40nm且小于等于200nm。而且，吸气剂优选为包括Ti、Zr或以Ti和Zr中的至少一种作为主要成分的合金。

【0012】根据本发明，在以吸气剂覆盖了前基板的金属衬层的图像显示设备中，即使金属衬层的电位较高，与时间相关的亮度劣化也很小，而且使用寿命较长。

【0013】以下，将参照附图来详细说明本发明的示范性实施例。

【0014】图1是示出了依据本发明的图像显示设备的一个结构实例的示意图。在图1中，通过分别使用低熔焊接玻璃料或低熔点金属在连接处使前基板1、后基板2和支撑框3相互粘接，而构成了封闭空间(即真空容器)。更具体地，通过在前玻璃基板11上设置荧光部件12、黑矩阵13、金属衬层14和吸气剂15来构成前基板1，前基板1充当图像显示区域。图2是示出前基板1的放大剖面图的示意图。在图像显示设备显示黑白图像的情况下，荧光部件12仅包括荧光部件。另一方面，在图像显示设备显示彩色图像的情况下，分别由红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色的荧光部件产生像素，相邻的像素由黑色导电材料分离。在此，应注意黑色导电材料依据其形状而被称为黑条纹、黑矩阵等。金属衬层14由诸如Al之类的导电膜构成。从荧光部件12产生的光线中的、向着电子发射元件22前进的光线被金属衬层14向着前玻璃基板1的方向反射，从而增大了亮度。同时，金属衬层14进行工作以防止外壳中的残留气体在因电子束的气体电离而产生的离子的影响下损坏荧光部件。此外，为了避免电荷聚集，金属衬层14进行工作以向前基板1的图像显示区域提供导电性。在此情况下，金属衬层14充当电子发射元件22的阳极。顺便提及，金属衬层14被连接到高电压引出端4，由此电压从外部施加到金属衬层14上。

【0015】可通过真空气相淀积法、溅射法等在金属衬层14上形成用以吸收在外壳内产生的气体的吸气剂。特别是在形成非蒸散型吸气剂(NEG)(non-evaporable)的情况下，优选地通过在吸气剂15的表面上形成薄的氮化物层来稳定吸气剂15，以促进所形成的吸气剂15的处理。为此，在形成吸气剂15之后，将氮化物气体注入真空设备。然后通过吸气剂活化工艺来去除此时形成的氮化物层。在此应当注意的是，在吸气剂活化工艺中，氮原子通过真空加热法等在吸气剂材料的内部扩散，以形成洁净表面，从而实现吸气过程(气体吸收工艺)。顺便提及，本发明中所用的优选吸气剂是NEG，并且优选从Ti、Zr以及包括以Ti和Zr中的至少一种为主要成分的合金中选择NEG的材料。

【0016】尽管这取决于气体的种类，能够被吸气剂15吸收的气体的量也取决于吸气剂膜的容量，因为气体在吸气剂的内部扩散。因此，根据必要的吸收量来确定吸气剂膜的厚度的下限。也就是说，该厚度优选为大于等于30nm。特别是在形成NEG的情况下，由于在吸气剂活化工艺中，气体在吸气剂的内部扩散，所以消耗了与该扩散相应的可用容量。无论如何，在NEG形成在前基板的图像显示区域上的情况下，存在大约40nm左右的厚度不可用的可能性，由此吸气剂膜的厚度优选为40nm或更大。

【0017】为了减小吸气剂膜的不可用厚度，可以想到在吸气剂活化工艺中，减小扩散到吸气剂内部的气体量。也就是说，在吸气剂活化工艺中，扩散到吸气剂15内部的气体包括在吸气剂15表面被吸收的气体和通过充当吸气剂15基础的金属衬层14而扩散的气体。在此，对于已经在吸气剂15的表面被吸收的气体，难以减小扩散到吸气剂15内部的量。然而，已经查明可以通过增加金属衬层14的厚度来减少通过金属衬层14扩散的气体量。作为研究的结果，已经查明如果金属衬层14的厚度被调整到大约55nm或更大，就能够减少通过金属衬层14而扩散到吸气剂15内部的气体量。

【0018】然而，还查明了如果金属衬层14的厚度超过55nm并达到120nm左右，吸气剂15的吸收性能反而会下降。这是由于能够被吸气剂15吸收的气体量取决于充当吸气剂15的基础的金属衬层14的表面粗糙度。具体地，如果金属衬层14的厚度增大到120nm左右，金属衬层14的表面就被平滑，由此金属衬层14的表面粗糙度减小。换句话说，金属衬层14厚度的上限为120nm左右。

【0019】对于后基板2，在后玻璃基板21的与在前基板1上的各个荧光部件12对应且基本上相对的位置上形成电子发射元件22，电子发射元件22通过元件电极25连接到X方向布线23，通过元件电极26连接到Y方向布线24。在此，应当注意Y方向布线24是列选端，用于选择发射电子的元件的列，X方向布线23是信号输入端，经其输入用于控制属于所选列的元件的电子发射量的信号。顺便提及，应当注意的是根据电子发射元件22的构成和控制电子发射元件22的方法来选择所期望的、这些端子的形状。即，这些端子的形状不限于图1中所示的形状。

【0020】前基板1和后基板2被布置为经支撑框3彼此相对，并且用密封材料、例如玻璃料或低熔点金属来密封它们，由此形成包括真空容器的FPD(平板显示器)。顺便提及，对于内部必须被抽真空的FED(场致发射显示器)或SED(表面传导电子发射显示器)，可以应用在真空室内密封目标的方法、密封目标的方法以及随后通过排气道、排气孔等排出空气的方法作为抽真空的方法。在吸气剂活化工艺中，需要增加真空的温度。具体地，如果使用诸如Ti、Zr之类的NEG，则由于从吸气剂产生了主要包括氢的气体，所以希望在密封真空容器之前执行吸气剂活化工艺。

【0021】电缆被填充在面板被密封且在其中保持真空的面板上，以便将面板与驱动电路相连。随后面板被内置到外壳中，并形成FPD。顺便提及，驱动电路通常在用于TV接收机、PC(个人计算机)等中的显示器内被实现。然而，在本发明中并没有实现驱动电路。也就是说，即使驱动信号自外部从独立的驱动电路被输入，也没有区别。

【0022】【实例】

【0023】在下文中，将参考实例来进一步说明本发明。

【0024】(实例1)

【0025】(1)前基板形成工艺

【0026】就前玻璃基板11而言，使用2.8mm的厚玻璃“PD-200”(由ASAHI GLASS Co.Ltd.制造)，其几乎不含有碱性成分。在充分洗刷玻璃基板后，通过溅射法将100nm的ITO(氧化锡铟)沉积在玻璃基板上，从而形成透明电极。随后，通过印刷法来涂覆荧光膜以执行被称为“成膜”的表面平滑工艺，从而形成荧光部件12。顺便提及，荧光部件12具有矩阵构造(被称为黑矩阵)，其中红、绿和蓝三种颜色的条纹状荧光部件和黑色导电部件交替排列。而且，一个像素包括红、绿和蓝，像素数量为720×160。此外，通过电子束气相淀积法在荧光部件12和黑矩阵13(即，图像显示单元的整个表面)上形成100nm的、包含铝薄膜的金属衬层14。然后，在形成金属衬层后，通过将在空气中烘焙玻璃基板来去除所述膜。顺便提及，通过印刷和烘焙Ag糊剂来预先形成用于将金属衬层14与高电压引出端4电连接的布线。

【0027】(2)吸气剂形成工艺

【0028】在去除镀膜后，通过电子束气相淀积法在金属衬层14的整个上表面上形成120nm的Ti。

【0029】(3)后基板形成工艺

【0030】就后玻璃基板21而言，使用了几乎不含有碱性成分的、2.8mm的厚玻璃“PD-200”(由ASAHI GLASS Co.Ltd.制造)。进一步，涂覆并烘焙100nm的SiO₂膜作为厚玻璃上的钠阻挡层。

【0031】元件电极25和26中的每一个都如下形成：首先利用溅射法形成5nm的Ti膜作为后玻璃基板21上的底层膜，利用溅射法在Ti膜上形成40nm的铂膜，涂覆光致抗蚀剂，然后利用连续包括曝光、显影和蚀刻的光刻法来进行构图。随后，由线性图案形成Y方向布线24，以便与每个元件电极的一端相连接，并使这些元件电极相互连接。更具体地，线性图案首先经过使用感光银浆墨进行丝网印刷，所印刷的图案被干燥，预定的图案被曝光并显影。然后，以480℃执行烘焙，以形成厚度约为10μm、宽度50μm的布线。另外，由于布线的末端被用作布线引出电极，所以其宽度被做得更宽。随后，布置层间绝缘膜，以使X方向布线23与Y方向布线24彼此绝缘。在X方向布线23之下，形成接触孔，以便覆盖X方向布线23与先前形成的Y方向布线24之间的交叉部并允许实现X方向布线23与元件电极25和26中的每一个元件电极的另一端之间的电连接。更具体地，主要包括PbO的光敏玻璃糊剂首先经过丝网印刷，对印刷后的糊剂进行曝光并显影，并将这一系列处理重复四次。然后，以480℃烘焙所获得的薄膜。层间绝缘膜的厚度全部约为30μm，宽度为150μm。通过首先在先前形成的绝缘膜上执行银浆墨的丝网印刷、然后干燥印刷后的银浆墨来形成X方向布线23。然后，在先前形成的薄膜上重复一次这一系列处理(即双层涂敷)，以480℃烘焙最终获得的薄膜。X方向布线23和Y方向布线24经绝缘膜而交叉，并且X方向布线23在绝缘膜上的接触孔部分与元件电极的另一端连接。因此，每个元件电极的另一端与其它元件电极相互连接，并且元件电极在形成面板之后充当扫描电极。X方向布线23的厚度约为15μm。

【0032】(4)元件薄膜的涂覆

【0033】利用喷墨方法将元件薄膜涂覆于元件电极25和26之间。在此，通过将0.15％的钯-脯氨酸络合物(palladium-prolinecomplex)按重量溶解在80％的水和15％的异丙醇(IPA)的水溶液中而生成的、包含有机钯的溶液被用作元件薄膜。然后，在空气中以350℃将涂覆了元件薄膜的基板烘焙10分钟，从而生成氧化钯(PdO)。在此，元件薄膜的直径约为60μm，其厚度最大为10nm。

【0034】(5)元件薄膜形成

【0035】对形成在后基板2上的元件薄膜执行在还原气体中的导电处理(称为形成工艺)，以便在元件薄膜内部产生裂缝，由此形成电子发射单元。更具体地，在除了后基板2的外围导出电极部分(即，X方向布线23和Y方向布线24的外围部分)之外的整个基板上放置一个罩子。在此，罩子连接到真空排气系统和气体引入系统，以使罩子的内部充满低压氢气。然后，通过低压氢气室中的电极端子部分，将电压从外部电源施加到X方向布线和Y方向布线之间，以产生元件电极25和26之间的电传导，由此对元件薄膜进行部分的破坏、修改和元件贯穿(transelementing)。这样，在电的高电阻状态下形成电子发射单元。此时，氢气有利于实现还原，从而氧化钯(PdO)被变为钯(Pd)膜。

【0036】(6)元件活化

【0037】由于在形成刚刚结束的状态下SCE的电子发射效率很低，因此对SCE执行称为活化的处理，以便增加电子发射效率。更具体地，在活化以及上述的元件薄膜形成中，一个罩子被放置在基板上，以形成足够压力的、其中存在有机化合物的真空室。然后，分别通过X方向布线23和Y方向布线24将脉冲电压从外部电源反复施加到元件电极25和26。作为活化的结果，得自有机化合物的碳或碳化合物作为碳膜沉积在裂缝附近。在该处理中，用作碳来源的三腈(trinitrile)通过慢放气阀被引入到真空室内，且在保持1.3×10^-4Pa的状态下施加电压。

【0038】(7)支撑框形成工艺

【0039】利用玻璃料将由“PD-200”玻璃构成且宽度为8mm、高度为1.2mm的支撑框3固定在后基板2的图像显示区域的外围。

【0040】(8)密封粘接材料(低熔点金属)的涂覆

【0041】前基板1和后基板2被放置到被加热到大约120℃的加热板上，并通过直径约为4mm的喷嘴将在电坩埚中熔化的铟(熔点：157℃)涂在前基板1的图像显示区域外围的密封部位和固定在后基板2上的支撑框3上。所形成的铟的高度约为300μm。

【0042】(9)吸气剂活化工艺/密封粘接工艺

【0043】在真空室内执行吸气剂活化工艺和密封粘接工艺。

【0044】在真空室内，加热板被分别布置在顶壁和底壁的相对位置上。在这种结构中，前基板1被固定在上部加热板，后基板2被固定在下部加热板。在此应当注意的是，每个加热板都可以移动或上下移位。

【0045】在真空室被排气之后，以380℃烘焙后基板2，以便在密封粘接后保持真空容器内的极佳真空状态。同时，前基板1被加热到430℃，并执行吸气剂活化工艺。在此应当注意的是，将后基板2保持在380℃的时间为一小时，并且将前基板1保持在430℃的时间也为一小时。

【0046】然后，前基板1和后基板2的温度都被降至170℃，前基板1下降。随后，执行密封粘接，以使得涂覆在前基板1上的铟和涂覆在支撑框3上的铟彼此重叠，由此形成真空容器(图像显示设备)。

【0047】在上述过程中形成的SED与驱动电路一起安装到外壳。

【0048】(实例2)

【0049】除了在吸气剂形成工艺中将吸气剂膜的厚度设定为170nm之外，执行与实例1相同的工艺，由此形成依据本示范性实施例的图像显示设备。

【0050】(实例3)

【0051】除了在吸气剂形成工艺中由电子束针对Zr、而非针对Ti来执行气相淀积之外，执行与实例1相同的工艺，由此形成依据本示范性实施例的图像显示设备。

【0052】(实例4)

【0053】除了用金属掩模来对金属衬层进行构图(即，没有在整个图像显示区域上形成金属衬层)，以及在前基板形成工艺中，对于所构图的金属衬层只在荧光部件上进行真空气相淀积之外，执行与实例1相同的工艺，由此形成依据本示范性实施例的图像显示设备。

【0054】(比较实例1)

【0055】除了在前基板形成工艺中将金属衬层的厚度设定为40nm之外，执行与实例1相同的工艺，由此形成依据本示范性实施例的图像显示设备。

【0056】(比较实例2)

【0057】除了在前基板形成工艺中将金属衬层的厚度设定为150nm之外，执行与实例1相同的工艺，由此形成依据本示范性实施例的图像显示设备。

【0058】随后，对实例1～3及比较实例1和2中的与时间相关的亮度变化进行比较和评价。更具体地，执行简单的矩阵驱动，以使得图像显示设备连续并全部发光，以测量与时间相关的亮度变化。在此，图3示出了通过测量图像显示区域中心附近的亮度变化而获得的结果。在图3中，在实例1中获得的亮度被设定为“1”，在每个其它实例和比较实例中的亮度被绘制为相对亮度。

【0059】顺便提及的是，在矩阵驱动中，所有的X方向布线23(信号线)被接地，并且扫描频率为600Hz、脉冲宽度为20μm的-16V电压被施加到Y方向布线24上。同时，10kV的电压通过高电压引出端4施加到金属衬层上。

【0060】在图3中示出了彼此不同的初始相对亮度。这是由于穿过各个薄膜并到达荧光部件12的电子数量依金属衬层14的厚度、吸气剂15的厚度和吸气剂15的材料的不同而不同。此外，这是由于发出的光的反射系数随金属衬层14的厚度而彼此不同。如果比较每个实例1～3及比较实例1和2中的亮度，可以明白：尽管实例1～3中的亮度因构造而低于比较实例1和2中的亮度，但与比较实例1和2中的与时间相关的亮度劣化相比较，实例1～3中的与时间相关的亮度劣化能够被抑制。比较实例1中与时间相关的亮度劣化大的原因在于，在吸气剂的活化工艺中，由于金属衬层14较薄，更多从荧光部件12和黑矩阵13放出的气体到达了吸气剂15。另外，比较实例2中与时间相关的亮度劣化大的原因在于，由于吸气剂15的吸收能力取决于充当吸气剂15的基础的金属衬层14的表面粗糙度，随着金属衬层14变厚，其表面变得光滑，因此吸收能力降低。

【0061】本申请要求于2006年5月26日提交的日本专利申请No.2006-146308的优先权，在此通过引用其全部内容而合并于本申请中。

Claims (3)

1、一种图像显示设备，包括：

前基板，具有用于显示图像的荧光部件和用于覆盖该荧光部件的金属衬层；

后基板，具有电子发射元件；及

支撑框，被布置在前基板与后基板之间，

其中，该金属衬层的厚度为大于等于55nm且小于等于120nm，且

用吸气剂至少覆盖该金属衬层。

2、根据权利要求1所述的图像显示设备，其中吸气剂的厚度为大于等于40nm且小于等于200nm。

3、根据权利要求1或2所述的图像显示设备，其中吸气剂是包括Ti、Zr或以Ti和Zr中的至少一种为主要成分的合金。

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