CN1295736C - 图像显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种图像显示装置，其外壳包括具有图像显示面的第1基板12、和与第1基板隔开间隙对向配置的第2基板。在第2基板上沿互相正交的X方向及Y方向以规定的像素间距设置激励图像显示面的电子源18。第1及第2基板间设置多个支撑体30a、30b。支撑体沿X方向以数倍于像素间距的间距排列，沿Y方向，在图像显示面的至少部分区域上，以和像素间距相同的间距和电子源对齐排列进行配置，并配置在各电子源的两侧，使其夹着各电子源射出的电子。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明有关具有对向配置的基板、和在一块基板的内表面设置多个电子源的图像显示装置。
背景技术
近些年，人们期待着高质量的电视广播或与此相应的高清晰度的图像显示装置，对其屏幕的显示性能要求更加严格。为了满足这些要求，屏面必须更平，分辨率更高，同时也要轻而薄。
作为能满足上述要求的图像显示装置，人们关注着的例如有场致发射显示器(以后简称为FED)等平面显示装置。这种FED具有隔开规定间隙对向配置的第1基板和第2基板，这些基板其边缘部分互相之间直接接合或通过矩形框状的侧壁接合，构成真空外壳。在第1基板内表面上形成荧光层，在第2基板内表面上设置多个电子发射元件，作为激励荧光层使其发光的电子源。
又为了支承加在第1基板及第2基板上的大气压载荷，在这些基板之间设置多个支撑体作为支持构件。而且，在这种FED中，在显示图像时，通过将阳极电压加在荧光层上，利用阳极电压使电子发射元件射出的电子束加速撞击荧光层，从而荧光体发光，显示图像。
在这样结构的FED中，电子发射元件的大小是微米级的，能将第1基板和第2基板的间隔设定在毫米级。因此与现在作为电视机或计算机的显示器用的阴极射线管(CRT)等相比，有可能做到使图像显示装置的清晰度高、重量轻、厚度薄。
在上述图像显示装置中，为获得实用的显示特性，希望采用和通常的阴极射线管相同的荧光体，将阳极电压设定在几kV以上。但是考虑到清晰度、支持构件的特性、生产率等，第1基板和第2基板间的间隙又不能过大，有必要设在1~2mm左右。因此，自第2基板射出的电子在撞击形成于第1基板之表面的荧光面时，会发射出二次电子、反射电子，这些二次电子、反射电子与支撑体相撞，由于其电场使配置在基板间的支撑体带电。FED中的加速电压一般使支撑体带正电，自电子发射元件射出的电子束会移近支撑体，从而偏离其原有的轨迹。
其结果，对于荧光层发生电子束的误着屏，在显示图像上存在色纯度不纯的问题。
本发明鉴于以上问题而提出，其目的在于提供一种能防止电子束轨迹偏离，能提高图像质量的图像显示装置。
发明内容
为实现上述目的，本发明的形态涉及的图像显示装置包括具有图像显示面的第1基板；与上述第1基板隔开间隙对向配置、同时沿互相正交的X方向及Y方向以规定的像素间距设置激励上述像素显示面的多个电子源的第2基板；及配置在上述第1基板及第2基板间、并保持第1及第2基板间的间隔的多个支撑体。
上述多个支撑体沿所述X方向以数倍于所述像素间距的间距配置，沿所述Y方向，在所述图像显示面的至少部分区域上，以和所述像素间距相同的间距和所述电子源对齐排列配置，配置在各电子源的两侧，使其夹着各电子源射出的电子。
另外，本发明其它形态涉及的图像形成装置包括具有图像显示面的第1基板；与所述第1基板隔开间隙对向配置、同时沿互相正交的X方向及Y方向以规定的像素间距设置激励所述图像显示面的多个电子源的第2基板；具有与所述第1基板对向的第1表面及与所述第2基板对向的第2表面以及分别与所述电子源对向的多个开孔、并设置在所述第1基板和第2基板间的栅极；竖立在上述栅极第1表面上与所述第1基板抵接的多个柱状的第1支撑体；及竖立在所述栅极的第2表面上与所述第2基极抵接的多个柱状的第2支撑体。所述第1及第2支撑体沿所述X方向以数倍于所述像素间距的间距排列，所述第1及第2支撑体中至少一方，沿所述Y方向，在所述图像显示面的至少部分区域上，以和所述像素间距相同的间距和所述电子源对齐排列进行配置，配置在各电子源的两侧，使其夹着各电子源射出的电子。
根据上述构成的图像显示装置，配置在第1基板及第2基板间的支撑体在Y方向上配置在各电子源的两侧，使其从两侧夹着各电子源射出的电子。因此，各电子都移近两侧的支撑体，轨迹的偏离互相抵消。因而电子不会偏离原来的轨迹，能准确地着屏在图像显示面希望的位置。通过这样，能获得减少由于电子的误着屏而造成色纯度的恶化、图像质量提高的图像显示装置。
附图说明
图1为表示本发明实施形态的SED的立体图。
图2为沿图1的II-II线截断的所述SED的立体图。
图3为放大表示所述SED沿Y方向的剖面图。
图4为表示上述SED的电子发射元件及电子束通孔和支撑体之间配置关系的平面图。
图5为放大表示上述SED沿Y方向的剖面图。
图6为概要表示支撑体只设在电子束轨迹的单侧时电子束对荧光层的着屏状态的平面图。
图7为概要表示本实施例的SED的电子束对荧光层的着屏状态的平面图。
图8为放大表示本发明第2实施形态的SED的局部剖面图。
图9为放大表示本发明第3实施形态的SED的局部剖面图。
具体实施方式
以下参照附图，详细说明将本发明用于作为平面显示装置的表面传导型电子发射装置(以后称为SED)的实施形态。
如图1至图3所示，该SED各具有由矩形的玻璃形成的第1基板12和第2基板10作为透明的绝缘基板，上述基板隔开约1.0~2.0mm的间隙对向配置。第2基板10的尺寸做得比第1基板12稍大些。而且第1基板12和第2基板10通过由玻璃形成的矩形框状的侧壁14，将边缘部分之间互相接合，构成扁平的矩形真空外壳15。
在第1基板12的内表面形成荧光屏16作为图像形成面。该荧光屏16通过将由于电子撞击而发出红、绿、蓝光的荧光层R、G、B及黑色着色层11排列起来而构成。这些荧光层R、G、B做成带状或点状。另外，荧光屏16上还形成由铝等组成的金属背层17。还可在第1基板12和荧光屏之间设置例和由ITO组成的透明导电膜或彩色滤色膜。
在第2基板10的内表面上设置射出各电子束的多个表面传导型电子发射元件18作为激励荧光屏16荧光层的电子源。上述电子发射元件18与每个像素相对应排列成多列及多行。各电子发射元件18由图中未示出的电子发射部、及将电压加在该电子发射部上的一对元件电极等构成。又在第2基板上，矩阵状设置将电压加在电子发射元件18上用的多根布线21，布线的端部引出在第2基板的外面。
起到作为接合构件作用的侧壁14例如用低熔点玻璃、低熔点金属的封接材料20封闭第2基板10的边缘及第1基板12的边缘，使第1及第2基板之间互相接合。
又如图2及图3所示，SED还包括配置在第1基板12及第2基板10之间的支撑体组件22。本实施形态中，支撑体组件22的构成包括板状的栅极24以及在栅极的两面一体地竖立的多个柱状的支撑体。
具体为，栅极24有与第1基板12内表面对向的第1表面24a及与第2基板10内表面对向的第2表面24b，并和上述基板平行配置。而且，在栅极24上利用腐蚀法等形成多个电子束通过孔26和多个支撑体开孔28。电子束通过孔26与各电子发射元件18对向排列，同时支撑体开孔28位于各电子束通过孔之间，以规定的间距排列。
栅极24例如用铁一镍系的金属板做成0.1~0.25mm厚。栅极24的表面形成利用氧化处理由构成金属板的元素组成的氧化膜，例如由Fe3O4、NiFe2O4形成的氧化膜。另外，栅极24的表面上还形成涂布由玻璃、陶瓷组成的高阻物质并烧结成的高阻膜，高阻膜的电阻设定为大于E+8Ω/口。
电子束通过孔26例如做成0.15~0.25mm×0.15~0.25mm的矩形。支撑体开孔28例如其直径做成0.2~0.5mm。上述高阻膜也能形成于设置在栅极24上的电子束通过孔26的内表面。
在栅极24的第1表面24a上，各支撑体开孔28上再一次一体地竖立着第1支撑体30a。第1支撑体30a的延伸端通过金属背层17及荧光屏16的黑色着色层11与第1基板12内表面抵接。本实施形态中，各第1支撑体30a的延伸端通过作为高度缓冲层起作用的铟层31与金属背层17抵接。作为高度缓冲层是采用金属的铟层31，但这一层并不对电子束轨迹带来任何影响，因此只要是有适当的硬度能起到缓冲支撑体高度误差的效果的材料，并不限于金属。
在栅极24的第2表面24b上，各支撑体开孔28上再一次一体地竖立着第2支撑体30b，其延伸端与第2基板10的内表面抵接。而且各支撑体开孔28、第1及第2支撑体30a、30b互相对齐排列，第1及第2支撑体通过该支撑体开孔28互相连接成一体。
第1及第2支撑体30a、30b的每一个都做成从栅极24一侧起向着延伸出去的一端直径慢慢变小的前端细的锥形。
例如，各第1支撑体30a做成位于栅极24一侧根部直径约0.4mm、延伸出去的一端直径约0.3mm、高度约0.4mm，另外，各第2支撑体30b做成位于栅极24一侧的根部直径约0.4mm、延伸出去的一端直径约0.25mm、高度约1.0mm。这样，第1支撑体30a的高度做得低于第2支撑体30b的高度，第2支撑体的高度相对第1支撑体高度约为其4/3以上，最好设定为其2倍以上。
通过将第1支撑体30a及第2支撑体30b和支撑体开孔28同轴对齐排列设置成一体，从而第1及第2支撑体穿过支撑体开孔互相连接，以从两面夹住栅极24的状态和栅极24一起形成一体。
如图2及图3所示，支撑体组件22配置在第1基板12及第2基板10之间。而且，第1及第2支撑体30a、30b通过与第1基板12及第2基板10的内表面抵接，从而支撑住作用于上述基板的大气压载荷，保持基板间的间隔在规定值。
如图2所示，SED包括将电压加在栅极24及第1基板12的金属背层17上的电压供给部50。该电压供给部50分别接栅极24及金属背层17，例如在栅极24上加12kV，金属背层17加10kV的电压。栅极24上加的电压比第1基板12上加的电压设定得高些，例如设定在1.25倍以内。
以下将详细说明电子发射元件18、电子束通过孔26、荧光层及支撑体间的配置关系。
如图3至图5所示，设第1基板12和第2基板10的长度方向为X、宽度方向为Y时，第2基板10上电子发射元件18沿X方向及Y方向分别以规定的像素间距P、例如0.62mm并排排列。设在栅极24上的电子束通过孔26也沿X方向及Y方向以和电子发射元件18相同的间距P排列。另外，设在第1基板12上的荧光屏16的荧光层R、G、B及黑色着色层11分别沿着形成条状的X方向延伸。而且，荧光层R、G、B各位于黑色着色层11间，同时还以和像素间距相同的间距沿Y方向排列。
另外，第1及第2支撑体30a、30b在Y方向上以和像素间距P相同的间距0.62mm和电子发射元件18及电子束通过孔26对齐排列，位于各电子发射元件18的两侧，即各电子束通过孔26的两侧。另外，在X方向上，第1及第2支撑体30a、30b以比像素间距P大的间距、例如以像素间距14倍的间距8.68mm排列。而且，如前所述，第1及第2支撑体30a、30b和黑色着色层11对向配置。
根据以上构成的SED，第1及第2支撑体30a、30b在Y方向上，位于各电子发射元件18及各电子束通过孔26的两侧，配置成使其夹住从电子发射元件向荧光层射出的电子束。因此第1及第2支撑体30a、30b带电，在即使因这些支撑体使电子束移近时，仍能防止电子束轨迹偏离。
即如图6所示，第1及第2支撑体30a、30b只设在电子发射元件18或电子束通过孔26的单侧时，电子束B会移近带电的支撑体，对于荧光层着屏在从本来应着屏的位置偏向支撑体一侧的位置。
相反，如图7所示，根据本实施形态，第1及第2支撑体30a、30b由于配置在各电子发射元件18及各电子束通过孔26的两侧，使其从两侧夹着电子束B，故各电子束都移近两侧的支撑体，轨迹偏离互相抵消。因而电子束不会偏离原来的轨迹，能准确地着屏在所希望的荧光层。由此，能获得减少电子束误着屏造成的色纯度的恶化、图像质量提高的SED。
又根据本实施形态的SED，位于电子发射元件18一侧的第2支撑体30b的表面电阻设定得比第1支撑体30a的表面电阻小。因而能减少第2支撑体30b的带电，能减少由于第2支撑体的带电造成的电子束位移。最终能显示色纯度更加高的图像。
准备本实施形态的SED和支撑体只设在电子发射元件单侧的SED，就电子束的位移量进行比较，本实施形态的SED中，通过支撑体附近的电子束丝毫没有位移，能获得显示图像的原来的色纯度。
根据上述SED，在第1、及第2基板12、10之间配置栅极24，同时第1支撑体30a的高度做成低于第2支撑体30b的高度。由此，栅极24位于比第2基板10更接近第1基板12一侧的位置。由于该原因，即便在第1基板12侧发生放电时，仍能利用栅极24抑制第2基板上设置的电子发射元件18的放电损坏。因而能获得对于放电的耐压性能优良、图像质量提高的SED。
再准备有第1基板侧的第1支撑体做得比第2基板侧的第2支撑体高的支撑体组件的其它的SED、和本发明实施形态的SED，对这些SED在工作1000小时后电子发射元件的损坏状态进行比较。本实施形态的SED，与所述其它SED相比，电子发射元件的损坏能减少40％。
通过将设在第1基板12侧的第1支撑体30a的高度做成比设在第2基板10侧的第2支撑体30b低，从而，即使在加于栅极24的电压比加在第1基板12的电压大的时候，仍能使电子发射元件18射出的电子准确地到达荧光屏。
根据本实施形态的SED，通过设置高度缓冲层，从而即便多个第1支撑体30有高度误差时，仍能利用缓冲层吸收误差，能使多个第1支撑体和第1基板12可靠地接触。因而，利用第1及第2支撑体30a、30b能使第1基板12及第2基板10之间的间隔几乎在整个区域上都保持均匀。
还有，本发明并不限于所述的实施形态，能在本发明的范围内作各种变形。例如，前述是在Y方向上的结构做成第1及第2支撑体30a、30b的两方面的支撑体都配置在各电子发射元件18及各电子束通过孔26的两侧，但也可以如图8所示的实施形态2那样的构成，它在Y方向上，只将第1支撑体30a以和像素间距相同的间距配置在电子束通过孔26的两侧，使其夹着各电子发射元件18射出的电子束，而以数倍于像素间距的间距配置第2支撑体30b。
也可以如图9示出的第3实施形态那样的构成，它在Y方向上，用和像素间距相同的间距在电子束通过孔26的两侧只配置第2支撑体30b，使其夹着各电子发射元件18射出的电子束，而以数倍于像素间距的间距配置第1支撑体30a。
随便哪种情况都能和前述的第1实施形态一样，得到减少由于支撑体带电引起电子束轨迹偏移、图像质量提高的SED。还在图8、图9示出的SED中，其它的构成和第1实施形态都相同，在相同的部分上标注相同的参照标号，其详细说明从略。
另外，虽然希望第1及第2支撑体基本上在图像显示区域的整个区域上都以和像素间距相同的间距排列，但也可以根据场合，在图像显示区域的一部分上省略第1及第2支撑体。
本发明不限于具有栅极的图像显示装置，也适用于无栅极的图像显示装置。这时采用各自形成一体的柱状或板状的支撑体，在X方向及Y方向上通过和上述实施形态同样地配置这些支撑体，从而能获得和上述实施形态同样的作用和效果。
还有，上述实施形态中，设第2基板10及第1基板12的长度方向为X方向，宽度方向为Y方向，反之也可将长度方向作为Y方向，宽度方向作为X方向来配置支撑体。这时，在荧光屏的荧光层及黑色着色层为带状时，上述荧光层及黑色着色层做成沿宽度方向Y延伸。
除此以外，本发明中，支撑体的材料不限于玻璃糊浆，可择需作适当选择。另外，支撑体的直径或高度、其它构成要素的尺寸、材料也能择需而作适当选择。再有，栅极表面及第2支撑体上设置的高电阻膜不限于玻璃、氧化锡及氧化锑，可择需作适当选择。
电子源不限于表面导电型电子发射元件，也可以作各种选择如场致发射型、碳纳米管等。另外，本发明不限于上述的SED，也能适用于FED、PDP等各种图像显示装置。
工业上的实用性
如以上所述，根据本发明能提供一种防止电子轨迹偏移、提高图像质量的图像显示装置。

Claims (11)

1、一种图像显示装置，其特征在于，包括
具有图像显示面的第1基板，所述图像显示面具有沿X方向延伸的多个荧光层及黑色着色层；
与所述第1基板隔开间隙对向设置的第2基板，所述第2基板沿X方向及与X方向正交的Y方向以规定的像素间距设置激励所述荧光层的多个电子源；及
设置在所述第1基板及第2基板间保持第1及第2基板间的间隔的多个柱状的支撑体，所述支撑体与所述黑色着色层对向配置，
所述多个支撑体沿所述X方向以数倍于所述像素间距的间距排列，沿所述Y方向在所述图像显示面的至少部分区域上以和所述像素间距相同的间距和所述电子源对齐排列进行配置，配置在各电子源的两侧使其夹着各电子源发射的电子。
2、如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，
所述多个支撑体沿所述Y方向遍及所述图像显示面的整个区域以和所述像素间距相同的间距配置。
3、一种图像显示装置，其特征在于，包括
具有图像显示面的第1基板，所述图像显示面具有沿X方向延伸的多个荧光层及黑色着色层；
与所述第1基板隔开间隙对向配置的第2基板，所述第2基板沿互X方向及与X方向正交的Y方向以规定的像素间距设置激励所述荧光层的多个电子源；
具有与所述第1基板对向的第1表面及与所述第2基板对向的第2表面以及与各个所述电子源对向的多个开孔、并设置在所述第1及第2基板间的栅极；
竖立设在所述栅极的第1表面上并与所述第1基板抵接的多个柱状的第1支撑体，所述第1支撑体与所述黑色着色层对向配置；及
竖立设在所述栅极的第2表面上并与所述第2基板抵接的多个柱状的第2支撑体，
所述第1支撑体及第2支撑体沿所述X方向以数倍于像素间距的间距排列，所述第1及第2支撑体中至少一方沿Y方向在所述图像显示面的至少部分区域上，以和所述像素间距相同的间距和所述电子源对齐排列进行配置，并配置在各电子源之两侧，使其夹着各电子源射出的电子。
4、如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，
所述第1及第2支撑体中至少一方沿所述Y方向在遍及所述图像显示面的整个区域以和所述像素间距相同的间距配置。
5、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述第1及第2支撑体沿所述Y方向以和所述像素间距相同的间距与所述电子源对齐排列进行配置。
6、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述第1支撑体沿所述Y方向以和所述像素间距相同的间距与所述电子源对齐排列进行配置，所述第2支撑体沿所述Y方向以数倍于所述像素间距的间距排列。
7、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述第2支撑体沿所述Y方向以和所述像素间距相同的间距与所述电子源对齐排列进行配置，所述第1支撑体沿所述Y方向以数倍于所述像素间距的间距排列。
8、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述第1支撑体的高度做成比所述第2支撑体的高度低。
9、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述各第1支撑体通过高度缓冲层与所述第1基板抵接。
10、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
所述栅极的第1及第2表面以及各开孔的内表面都作高阻表面处理。
11、如权利要求3或4所述的图像显示装置，其特征在于，
具有对所述栅极及第1基板供给相互各异的电位的电压供给部。
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