CN101459028B

CN101459028B - 图像显示装置

Info

Publication number: CN101459028B
Application number: CN2008101855340A
Authority: CN
Inventors: 伊藤加奈子; 榎本隆; 持田励雄
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2028-12-12
Also published as: US20090153020A1; JP2009164111A; CN101459028A

Abstract

本发明提供一种图像显示装置。在使用电子发射器件的图像显示装置中，当微粒子分散膜被布置在布线上时，防止布线金属扩散到微粒子，并且防止图像特性因扩散而劣化。第一布线(4)以及经由绝缘层与第一布线(4)相交的第二布线(6)形成在绝缘衬底(1)上，在导电屏蔽层(7)形成在第二布线(6)上之后，形成由微粒子分散膜制成的防静电膜。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及使用电子发射器件作为电子源的图像显示装置，更具体地说，涉及防止对于图像显示装置的布线所使用的金属的扩散。

背景技术

近年来，两种类型的电子发射器件是已知的，即，热电子源和冷阴极电子源，冷阴极电子源包括电子发射型器件、金属/绝缘层/金属型器件、表面传导电子发射器件等等。存在在冷阴极电子源之中使用表面传导电子发射器件的已知显示装置。

这种装置，甚至具有大屏幕，也可以通过组合具有被布置为电子源的大量表面传导电子发射器件的背板与包括发射可见光的荧光体的面板来相对容易地构造。从电子发射器件所发射的电子被加速，并且使得其进入由荧光体制成的成像部件，以获得亮度。在图像显示装置中，由于电子发射器件对输入信号进行响应，所以必须对它们彼此进行电隔离，因此通常使用绝缘衬底。然而，当绝缘衬底的表面接近于电子发射点(electron-emitting site)被暴露时，该表面的电势变得不稳定，并且电子发射变得不稳定。

当将高电压施加到成像部件的荧光体时，由于电容分割而在相对的电子发射器件周围的绝缘表面上感生出电势，所述电容分割由真空和绝缘体的介电常数来确定。绝缘性越好，该电势将具有的时间常数越长，并且表面将保持被充电。当在此情况下从电子发射器件发射电子时，电子也与充电后的绝缘表面进行碰撞。在此情况下，加速的电子使得例如电子和离子的带电粒子被注入到绝缘表面中，以感生出二次电子。尤其是在高电场之下，得到的异常放电使得器件的电子发射特性显著劣化，在最差情况下导致对器件的损坏。作为对于因此而感生的这种异常放电的对策，日本专利申请特开No.2006-127794(美国专利公开No.2006/0087219)公开了这样一种技术：由绝缘层覆盖电子发射器件的不包括电子发射点的部分，从而放电电流不在电子发射器件中流动。

作为另一对策，日本专利申请特开No.2002-358874公开了这样一种方法，其用于通过喷射将导电微粒子散布在有机溶剂中而获得的溶液，来在电子发射器件周围提供防静电膜。

上述防静电膜必需连接到电源，以使得电荷逃逸。通常采用这样的配置，来通过使得连接到电源的例如布线的导电材料与防静电膜接触而确保防静电膜与电源之间的电连接。然而，考虑到当包含SnOx的微粒子分散膜被用作防静电膜时，布线中所使用的金属因热处理而扩散到防静电膜的微粒子，并且金属晶体物质在微粒子表面上分离出并且生长。当该金属在真空中被加热，并且对其施加电压时，可能引起这样的问题：从金属晶体物质发射电子，并且不能获得期望的图像特性。

发明内容

本发明的目的在于，在使用电子发射器件的图像显示装置中，防止当微粒子分散膜被布置在布线上时布线金属扩散到微粒子，并且防止图像特性因扩散而劣化。

本发明的图像显示装置包括：第一衬底，其至少包括：第一布线，经由绝缘层而与所述第一布线相交的第二布线，以及被提供有分别连接到所述第一布线和第二布线的一对器件电极的电子发射器件；以及第二衬底，其被布置为与所述第一衬底相对，至少包括：其电势被限定为高于所述第二布线的电势的电极，以及在被从所述电子发射器件所发射的电子照射的同时发射光的成像部件，并且本发明的所述图像显示装置进一步包括在所述第一衬底上的微粒子分散膜，其电连接到所述第二布线；并且包括导电屏蔽层(shielding layer)，其在所述第二布线与所述微粒子分散膜之间用于将所述第二布线与所述微粒子分散膜屏蔽开。

根据本发明，甚至当经受热处理时，也防止所述布线金属扩散到所述防静电膜的微粒子。因此，有可能防止图像特性因扩散而劣化，并且提供高度可靠的图像显示装置。

从以下参考附图对示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将变得显而易见。

附图说明

图1A是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1B是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1C是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1D是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1E是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1F是按顺序示出制造根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的步骤的示意图。

图1G是根据本发明的图像显示装置的示例性实施例的第一衬底的示意性平面图。

图1H是沿着图1G中的线1H-1H的局部放大截面图。

图2A是示出用于图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G和图1H中的第一衬底的电子发射器件的配置的示意图。

图2B是图2A中的截面2B-2B。

图3是示出通过使用图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G和图1H中的第一衬底而构造的图像显示装置的显示面板的示例的示意图。

具体实施方式

图2A示出优选地用于本发明的表面传导电子发射器件的示例性配置，图1G示出本发明的图像显示装置的第一衬底的示例性配置，其中，使用图2A中的电子发射器件。图1A、图1B、图1C、图1D、图1E和图1F是示出图1G中的第一衬底的制造步骤的视图。在图中，标号1表示衬底，标号2和标号3表示器件电极，标号4表示第一布线，标号5表示绝缘层，标号6表示第二布线，标号7表示屏蔽层，标号8表示导电膜，标号9表示导电膜8中所形成的电子发射点，标号10表示防静电膜。同时，图2B是图2A中的截面2B-2B，并且为了便于描述，在图2A中省略防静电膜10。甚至在图1G中，为了便于描述，在省略一部分的情况下示出防静电膜10。

以下将通过使用用于制造图1A、图1B、图1C、图1D、图1E、图1F、图1G和图1H中的第一衬底的步骤作为示例，描述根据本发明的第一衬底的配置。

在清洁后的衬底1上在下述第一布线4与第二布线6的每一交点处以金属材料形成一对器件电极2和3(图1A)。

以下衬底可以用作衬底1：将通过溅射方法形成的SiO₂堆叠在石英玻璃、其中减少了例如Na的杂质的含有量的玻璃、以及碱石灰(sodalime)玻璃上所获得的玻璃衬底；以及例如氧化铝的陶瓷衬底，和Si衬底。

通过以下方法来形成器件电极2和3：通过使用例如真空蒸发方法、溅射方法和等离子体CVD方法的基于真空的膜成形方法，形成金属薄膜，并且通过光刻方法进行构图以蚀刻金属薄膜。此外，还使用其中通过使用玻璃凹版印刷对包含有机金属的金属有机糊剂进行胶印的方法，并且可以任意地选择该方法。

在器件电极2和3中，例如使得电极距离L(参照图2A)是几十μm至几百μm，并且使得膜厚度d是几十nm至几百nm。器件电极的材料是导电材料是足够的。例如，所述材料包括印刷导体，该印刷导体包括例如Ni、Cr、Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu和Pd的金属或者这种金属的氧化物，例如Pd、Ag、Au、RuO₂和Pd-Ag的金属或者这种金属的合金，以及玻璃。所述材料还包括例如多晶硅的半导体材料，以及例如In₂O₃-SnO₂的透明导体。

接下来，通过使用导电糊剂形成矩阵布线形式的第一布线4(图1B)。作为形成方法，可以通过丝网印刷方法或光刻方法来形成第一布线4。在此情况下，形成第一布线4，从而连接到器件电极3。优选的是，在该第一布线4中，膜厚度被形成得较厚以减小电阻，并且将例如Ag、Au、Cu、Ni、Pt和Pd的金属或这些金属的合金用作导电糊剂。

接下来，在矩阵布线中，通过使用玻璃糊剂形成绝缘层5，该玻璃糊剂将第一布线4与稍后形成的第二布线6隔离(图1C)。同时，如图1C所示，更好的是，绝缘层5不仅形成在第一布线4上，而且还形成在形成了第二布线6的部分中，由此，优选的是，也可以将第二布线6与器件电极3安全地隔离。作为用于形成绝缘层5的方法，可以选择丝网印刷方法或光刻方法。用于绝缘层5的玻璃糊剂包括烧结玻璃，该烧结玻璃的主要成分是氧化铅或氧化铋，混合有例如纤维素、有机溶剂以及赋形剂(vehicle)的适当聚合物。

接下来，通过使用导电糊剂而将第二布线6形成在绝缘层5上，第二布线6是与第一布线4相交的矩阵布线的形式(图1D)。作为用于形成第二布线6的方法，可以选择丝网印刷方法或光刻方法。作为导电糊剂，优选的是，例如，使用例如Ag、Au、Cu、Ni、Pt和Pd的金属或这些金属的合金来以与第一布线4相似的方法减小电阻。

接下来，将屏蔽层7形成在第二布线6上(图1E)。作为用于形成屏蔽层7的方法，可以选择丝网印刷方法、光刻方法或喷墨方法。

在此情况下，必须形成屏蔽层7，从而不暴露第二布线6，从而优选的是，至少覆盖第二布线6的面对下述第二衬底的表面的80％或更多。

为了确保第二布线6与稍后形成的由微粒子分散膜制成的防静电膜之间的电连接，屏蔽层7需要满足用于间隔物的电势规则，从而屏蔽层7是导电的。例如，可以选择以下材料作为屏蔽层7的材料：例如Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Ni、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pd的金属；以及包括例如PdO、SnO₂、In₂O₃、PbO和Sb₂O₃的氧化物的玻璃糊剂或微粒子膜。具体地说，为了满足与绝缘层5的粘合性以及电势规则，优选的是，选择主要成分是Ni并且包括少量玻璃粉的金属微粒子糊剂。

足够的是，屏蔽层7厚到可以防止金属在烘烤步骤中从第二布线6扩散的程度，并且该厚度并不具体地受限，然而，从当形成板时的厚度的观点来看，该厚度通常是0.2μm至10μm，优选的是1μm或更大，并且是1μm至5μm。

接下来，经由一对器件电极2和3来形成导电膜8(图1F)。材料的具体示例包括例如Pt、Ru、Ag、Au、Ti、In、Cu、Cr、Fe、Zn、Sn、Ta、W和Pd的金属以及例如PdO、SnO₂、In₂O₃、PbO和Sb₂O₃的氧化物。此外，具体示例包括例如HfB₂、ZrB₂、LaB₆、CeB₆、Y₄和CdB₄的硼化物，例如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC和WC的碳化物，以及例如TiN、ZrN和HfN的氮化物。进一步地，特定示例包括Si和Ge的半导体、碳、Ag、Mg、NiCu、Pb和Sn。由微粒子膜制成这种导电膜8。同时，在此描述的微粒子膜意指通过组装多个微粒子而获得的膜，并且微粒子膜的微结构不仅包括微粒子被布置为分别分散的情况，而且还包括微粒子彼此邻近或者彼此交叠的情况(包括岛状的情况)。喷墨方法优选地用于形成导电膜8。喷墨方法的原理和配置非常简单，这是因为喷墨方法包括很多优点，例如其易于加速，并且易于减小液滴的大小。实际上，于仅在待干燥的预定位置处提供包括以上导电材料的有机金属化合物的溶液作为液滴之后，由于有机金属化合物通过热处理而热分解，因此形成由金属或金属氧化物制成的导电膜8。

接下来，在衬底1(第一衬底)上形成防止衬底1的表面上的电荷的防静电膜10。优选的是，防静电膜10包括大约10¹⁰/□欧姆至10¹²/□欧姆的薄层电阻值，以防止电荷被放电。当构建电子源时，根据第一布线4与第二布线6之间的漏电流的许可值，需要薄层电阻值为10⁸/□欧姆或更大。防静电膜10是通过喷涂有机溶液而获得的微粒子分散膜，其中，导电微粒子被分散，并且对喷涂的有机溶液进行干燥去除。作为导电微粒子，优选地使用其主要成分是碳材料、SnO_x或氧化铬的微粒子，并且其中掺杂锑的SnO_x是更优选的主要成分。作为有机溶液，优选地使用醇类溶液，例如，优选地使用异丙醇(IPA)与乙醇的混合溶液。

接下来，导电膜8被供应电能，并且形成电子发射点9(图1G)。同时，图1G示出防静电膜10，其中，省略了一部分以描述电子发射点9。图1H示出沿着图1G中的线1H-1H的局部放大截面图。电子发射点9是在一部分导电膜8中形成的高电阻间隙(图2A)，并且取决于导电膜8的膜厚度、膜质量、材料以及电能供应情况。导电微粒子可以被包括在电子发射点9的间隙中，其粒子大小在几百pm至几十nm的范围内。该导电微粒子包括导电膜8中所包括的材料的元素的一部分或全部。碳以及碳化合物可以被包括在包括间隙的电子发射点9以及接近于电子发射点9的导电膜8中。

将通过使用图3来描述本发明的图像显示装置，其被构建有电子源，在该电子源中，以矩阵方式布置多个这种电子发射器件。图3是示出本发明的图像显示装置的优选示例性实施例的显示板的示例的示意图。在图3中，标号11表示电子发射器件、标号12表示支撑架、标号13表示面板(第二衬底)，标号13a表示衬底，标号13b表示荧光膜(成像部件)，标号13c表示阳极电极(金属背)，标号14表示背板(第一衬底)。

背板14是电子源衬底，其中，以矩阵方式布置多个电子发射器件11。面板13由形成在衬底13a的内部的荧光膜13b和作为阳极电极的金属背13c制成，荧光膜13b包括例如荧光体的发光物质。金属背13c被限定在比第二布线6更高的电势，并且由于从电子发射器件11所发射的电子被照射到荧光膜13b，因此荧光膜13b发射光。标号12是支撑架，并且通过使用烧结玻璃对背板14和面板13进行密封结合。在该密封结合中，例如，为了对图像显示装置的内部进行真空化，在真空中对图像显示装置的内部进行烘烤以被密封结合。另一方面，被称为间隔物的支架(未示出)可以可选地被提供在面板13与背板14之间，从而图像显示装置可以被适应为对于大气压力具有足够强度。

在本发明的图像显示装置中，甚至当在背板14的表面上提供包括SnO_x的微粒子分散膜作为防静电膜10时，第二布线6上的屏蔽层7也防止第二布线6的金属扩散到上述微粒子。因此，甚至经由用于密封结合的真空烘烤工艺，金属粒状物质和金属单晶体也不会在防静电膜10中分离出并且生长，并且当在电子发射时施加电压时，可以防止异常放电。

[实施例]

(示例性实施例1)

通过使用用于等离子体显示器的高软化点玻璃衬底，通过光刻蚀刻方法对具有约20nm膜厚度的Pt进行构图，并且形成多对器件电极，如图1A所示。

接下来，通过使用基于Ag的照片用糊剂(photo paste)通过丝网印刷来执行整个表面膜成形，并且在约100℃对所成形的膜进行干燥约15分钟。通过使用光刻方法对干燥后的膜进行构图，并且去除无用的部分。进一步地，在500℃对膜进行烘烤约15分钟，并且形成具有约8μm的膜厚度的第一布线，如图1B所示。

接下来，通过使用基于Bi的感光玻璃糊剂通过丝网印刷来执行整个表面膜成形，在约150℃对所成形的膜进行干燥约10分钟，通过使用光刻方法对干燥后的膜进行构图，并且去除无用的部分。进一步地，在500℃对膜进行烘烤，并且形成绝缘层，如图1C所示。在本示例中，为了改进绝缘的可靠性，对多个相同的绝缘层进行堆叠，并且形成具有约30μm的层厚度的绝缘层。

接下来，通过丝网印刷对基于Ag的糊剂进行膜成形，在约100℃对其进行干燥约15分钟，并且在约400℃对其进行烘烤约15分钟，由此，形成第二布线，如图1D所示。在该示例中，为了满足电阻值，对多个相同的布线层进行堆叠，并且形成具有约30μm的层厚度的第二布线层。

在上述第二布线上，通过丝网印刷对主要成分是作为导电材料的氧化铟，并且包括少量氧化锡的玻璃糊剂进行膜成形，并且在约100℃对其进行干燥约15分钟，并且在约400℃对其进行烘烤约15分钟，由此，形成具有约3μm的层厚度的屏蔽层，如图1E所示。在此情况下所使用的氧化铟与玻璃粉的比率是氧化铟/玻璃糊剂＝0.67质量％。由第二布线的屏蔽层所覆盖的部分的比率是约80％。

接下来，由于通过喷墨方法输出基于Pd的有机溶液，因此形成具有约5nm的膜厚度的图案，从而每一对器件电极彼此进行通信，由此，形成由Pd制成的导电膜，如图1F所示。

接下来，其中由氧化锑制成的微粒子分散在IPA和乙醇的混合溶液中的溶液被喷涂在衬底上，由此形成防静电膜。

导电膜被供应电能，并且如图1G所示形成电子发射点作为电子发射器件。

如上所述所形成的背板与被提供有荧光膜和金属背的面板相对，然后连同支撑架一起被真空密封，以形成板，其中，检查异常放电的存在。作为检查的结果，并未观测到由于对于第二布线所使用的Ag的扩散和分离而导致的异常放电。对作为样本的Ag与玻璃糊剂的界面所执行的EPMA分析并未显示Ag在玻璃糊剂层的距Ag表面1μm及以上的部分中扩散。同时，甚至当以Cu形成第一布线和第二布线时，也没有观测到Cu的扩散。

(示例性实施例2)

除了通过使用包括氧化锑粒子和氧化锡的玻璃糊剂覆盖第二布线的约100％而形成屏蔽层之外，以与示例性实施例1相似的方法制造背板。

以与示例性实施例1相似的方式使用因此形成的背板，并且将其与面板真空密封，并且当检查到存在异常放电时，并未观测到由于对于第二布线所使用的Ag的扩散和分离而导致的异常放电。对作为样本的Ag与玻璃糊剂的界面所执行的EPMA分析并未显示Ag在玻璃糊剂层的距Ag表面1μm及以上的部分中扩散。同时，甚至当以Cu形成第一布线和第二布线时，也没有观测到Cu的扩散。

(示例性实施例3)

除了通过使用主要成分是镍并且包括少量玻璃粉的金属微粒子糊剂覆盖第二布线的约80％而形成屏蔽层之外，以与示例性实施例1相似的方法制造背板。

以与示例性实施例1相似的方式使用因此形成的背板，并且将其与面板真空密封，并且当检查到存在异常放电时，并未观测到由于对于第二布线所使用的Ag的扩散和分离而导致的异常放电。并未检查出因对于第二布线所使用的Ag的扩散和分离而引起的异常放电。对作为样本的Ag与玻璃糊剂的界面所执行的截面TEM观测和EDX分析并未显示Ag在金属镍层的距Ag表面1μm及以上的部分中扩散。同时，甚至当以Cu形成第一布线和第二布线时，也没有观测到Cu的扩散。

虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。以下权利要求的范围与最宽泛的解释一致，从而包括所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims

1.一种图像显示装置，包括：

第一衬底，其至少具有：第一布线；第二布线，经由在所述第一布线和第二布线之间所插入的绝缘层而与所述第一布线相交；以及电子发射器件，其具有分别连接到所述第一布线和第二布线的一对器件电极；以及

第二衬底，其被布置为与所述第一衬底相对，并且具有：电极，被设置在高于所述第二布线的电势的电势；以及成像部件，其响应于以从所述电子发射器件所发射的电子进行的照射而发射光，其中，

所述图像显示装置进一步包括：

在所述第一衬底上布置的微粒子分散膜；

导电屏蔽层，其形成在所述第二布线与所述微粒子分散膜之间，以用于将所述微粒子分散膜与所述第二布线屏蔽开，其中，所述微粒子分散膜是导电的防静电膜并且经由所述导电屏蔽层电连接到所述第二布线。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述屏蔽层至少包含氧化铟。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述屏蔽层至少包含氧化锑。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述屏蔽层至少包含镍。

5.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述屏蔽层具有至少1微米的厚度。

6.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述屏蔽层至少覆盖所述第二布线的在与所述第二衬底相对的一侧的表面的80％或更多。

7.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述微粒子分散膜具有10¹⁰/□欧姆至10¹²/□欧姆的薄层电阻值。

8.如权利要求1所述的图像显示装置，其中，

所述微粒子分散膜由掺杂锑的氧化锡形成。