CN1547756A - 图像显示装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的图像显示装置具备在形成于荧光体层上的金属背景层上形成耐热性微粒层、在该耐热性微粒层上通过蒸镀等堆积·形成了吸气层的结构。耐热性微粒层最好以规定图形形成，以与该图形相反的图形形成膜状吸气层。耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm，可使用SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3等。通过抑制异常放电，防止电子释放元件和荧光面的破坏及劣化，获得高亮度和高品质的图像显示。

Description

图像显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及图像显示装置及其制造方法。更具体涉及在真空封装内具备电子源和通过该电子源释放的电子射线的照射而形成图像的荧光面的图像显示装置及其制造方法。
背景技术
一般，在对荧光体照射电子源释放的电子射线、使荧光体发光显示图像的图像显示装置中，真空封装内包藏了电子源和荧光体。如果吸附于该真空封装内面的气体(表面吸附气体)解吸，封装内的真空度下降，则由电子源释放的电子到达荧光体将受到阻碍，无法形成高亮度的图像显示。因此，真空封装内部必须保持高真空。
此外，在封装内产生的气体被电子射线电离，形成离子，离子通过电场被加速，撞击电子源，给电子源带来损伤。
以往的彩色阴极射线管(CRT)等中，在封装后使设置于真空封装内的吸气材料活化，运转时由内壁等释放的气体被吸气材料吸附，由此维持所希望的真空度。正尝试将采用这种吸气材料实现高真空度及维持真空度同样应用于平面型图像显示装置。
平面型图像显示装置中，采用在平面基板上配置了多个电子释放元件的电子源，真空封装内的容积大幅度少于通常的CRT，而释放气体的壁面的表面积不减少。因此，在释放出与CRT同等程度的表面吸附气体的情况下，真空封装内的真空度的劣化极大。所以平面型图像显示装置中的吸气材料的作用非常重要。
近年，对在图像显示区域内形成吸气材料层的技术进行了研究。例如，日本专利特开平9-82245号公报揭示了平面型图像显示装置中在形成于荧光体层的金属层(金属背景层)上重叠形成钛(Ti)、锆(Zr)等具有导电性的吸气材料薄膜，或由前述具有导电性的吸气材料构成金属背景层本身的结构。
金属背景层的目的是将利用电子源释放的电子使荧光体发出的光中进入电子源侧的光反射到面板侧来提高亮度，赋予荧光体层以导电性、起到阳极电极的作用，以及防止残留于真空封装内的气体电离而产生的离子对荧光体层造成损伤。
以往，场致发射显示器(FED)中，具有荧光面的面板和具有电子释放元件的后面板间的间隙只有1mm～数mm，非常狭窄，由于在这狭小的间隙内施加10kV左右的高电压，形成强电场，所以如果长时间形成图像则存在易发生放电(真空电弧放电)的问题。如果出现这种异常放电，则瞬时流过数A～数百A的较大的放电电流，可能会对阴极部的电子释放元件和阳极部的荧光面造成破坏或损伤。
最近，为了缓解出现这种异常放电时的损伤，提出了在作为阳极电极使用的金属背景层设置间隙部的技术。在金属背景层上覆盖具有导电性的吸气层而形成的图像显示装置中，为了更进一步地抑制放电、改善耐压特性，要求吸气层形成规定的图形在吸气层设置间隙。
以往，作为形成具有规定图形的吸气层的方法，一般采用在金属背景层上配置具有适当开孔的图形的掩膜，利用真空蒸镀法或溅射法等形成吸气层的方法。但是，该方法在图形形成的精度和图形的精细性上有一定局限，存在避免放电、改善耐压特性的效果不够充分的问题。
本发明是为了解决上述问题完成的发明，其目的是提供能够防止因放电对电子释放元件和荧光面造成的破坏和劣化、能够以高亮度和高品质显示图像的图像显示装置及其制造方法。
发明的揭示
本发明1的图像显示装置的特征是具备面板、与前述面板对向设置的电子源、形成于前述面板的内面的荧光面，前述荧光面具备利用前述电子源释放的电子射线发光的荧光体层、形成于该荧光体层上的金属背景层、形成于前述金属背景层上的耐热性微粒层、以及形成于前述耐热性微粒层上的吸气层。
本发明1的图像显示装置中，耐热性微粒层以规定图形形成，且能够在金属背景层上的前述耐热性微粒层未形成区域内形成膜状的吸气层。此外，荧光面具有分离各荧光体层的光吸收层，在位于该光吸收层上方的区域的至少一部分能够形成耐热性微粒层。
耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。此外，耐热性微粒为选自SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3的至少1种金属氧化物微粒。吸气层是选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的至少1种金属或以这些金属为主成分的合金形成的层。电子源是在基板上配设了多个电子释放元件的装置。此外，金属背景层可以在规定部位具有切除部或高电阻部。
本发明2为图像显示装置的制造方法，该方法具备在面板内面形成具有荧光体层和覆盖该荧光体层的金属背景层的荧光面的工序，以及在真空封装内配置前述荧光面和电子源的工序，该方法的特征是，具备在前述金属背景层上形成耐热性微粒层的耐热性微粒层形成工序，以及从前述耐热性微粒层上开始向前述金属背景层上蒸镀吸气材料形成吸气材料层的吸气层形成工序。
本发明2的图像显示装置的制造方法的耐热性微粒层形成工序中，在金属背景层上以规定图形形成耐热性微粒层后，在吸气层形成工序，在前述金属背景层上的前述耐热性微粒层未形成区域能够形成膜状的吸气层。此外，荧光面具有分离各荧光体层的光吸收层，在耐热性微粒层形成工序中，在金属背景层上位于前述光吸收层的上方的区域的至少一部分能够形成耐热性微粒层。
耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。耐热性微粒为选自SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3的至少1种金属氧化物微粒。吸气材料是选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的至少1种金属或以这些金属为主成分的合金。电子源是在基板上配设了多个电子释放元件的装置。此外，荧光面形成工序具备形成在规定部位具有切除部或高电阻部的金属背景层的工序。
本发明的图像显示装置中，荧光面的金属背景层上形成了具有适当粒径(例如，平均粒径5nm～30μm)的耐热性微粒层，在该耐热性微粒层上通过蒸镀等方法形成了吸气材料层。由于在耐热性微粒层的表面存在因微粒的外形而形成的微小的凹凸，所以该层上堆积的吸气材料的成膜性显著劣化。因此，不能够在耐热性微粒层上形成连续的相同的吸气材料膜(吸气膜)，仅形成吸气材料附着和堆积的状态。所以，仅在金属背景层上的未形成耐热性微粒层的区域形成吸气膜。
这样由于形成了具有图形的吸气膜，特别是象FED这样的平面型图像显示装置中，放电被抑制，且出现放电时的放电电流的峰值也受到抑制，所以电子释放元件及荧光面的破坏·损伤和劣化被防止。
本发明的图像显示装置的制造方法中，在以规定图形形成耐热性微粒层后，采用从耐热性微粒层的图形上蒸镀吸气材料的方法时，仅在金属背景层上未形成耐热性微粒层的区域形成吸气材料的蒸镀膜，能够形成具有和耐热性微粒层的图形相反的图形的吸气膜。通过这样形成具有图形的吸气膜，特别是FED这样的平面型图像显示装置中，能够抑制放电，且抑制出现放电时的放电电流的峰值，所以能够防止电子释放元件和荧光面的破坏·损伤及劣化。
此外，耐热性微粒层的图形的形成可采用丝网印刷法等以更高精细性和高精度进行，所以，能够以高精度和高精细性形成与其相反的吸气膜的图形。
对附图的简单说明
图1为表示本发明实施方式1形成的附有吸气膜的荧光面的结构的截面图。
图2为图1的A部的放大截面图。
图3为模拟表示以实施方式1的附有吸气膜的荧光面为阳极电极的FED的结构的截面图。
图4为表示附有吸气膜的荧光面的实施方式2的结构的截面图。
实施发明的最佳方式
以下，对本发明的较好实施方式进行说明。本发明并不仅限于以下的实施方式。
实施方式1中，首先通过光致蚀刻法或印刷法等在作为面板的玻璃基板的内面以黑色颜料形成的规定图形(例如，带状)形成光吸收层，然后，在其上通过淤浆法等涂布ZnS系、Y2O3系、Y2O2S系等荧光体溶液，并干燥，再用光致蚀刻法构成图形，形成红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的荧光体层。各色荧光体层的形成也可通过喷涂法或印刷法进行。喷涂法和印刷法也可根据需要与光致蚀刻法形成图形并用。
然后，在具有以上形成的光吸收层及荧光体层的荧光面上形成金属背景层。形成金属背景层可采用在通过旋涂法等形成的由硝基纤维素等有机树脂构成的薄膜上，通过真空蒸镀形成铝(Al)等金属膜，再进行煅烧除去有机物的方法。此外，如下所示，也可利用转印膜形成金属背景层。
转印膜具有在底膜上隔着脱模剂层(根据需要为保护膜)依次层叠Al等金属膜和粘合剂层的结构，配置该转印膜使其中的粘合剂层与荧光体层接触，进行按压处理。作为按压方法，可采用捣锤方式、轧辊方式等。按压转印膜，粘接金属膜，然后剥离底膜，将金属膜转印至荧光面。
接着，在以上形成的金属背景层(金属膜)上通过丝网印刷法等以规定图形形成耐热性微粒层。形成耐热性微粒层的图形的区域例如可设定在位于光吸收层上的区域。耐热性微粒层避开荧光体层以上述规定图形形成时，具有微粒层吸收来自电子源的电子射线使亮度下降减少的优点。
作为构成耐热性微粒的材料，只要是具有绝缘性、且能够承受封装工序等的高温加热的材料即可，对其种类无限定。例如，SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3等金属氧化物微粒，可使用其中的1种或2种以上组合使用。
这些耐热性微粒的平均粒径较好为5nm～30μm，更好为10nm～10μm。微粒的平均粒径如果不足5nm，则微粒层表面几乎没有凹凸，平滑性良好，所以在耐热性微粒层上也可以使吸气材料的蒸镀膜一样地连贯成膜，因此，不能够形成图形化的吸气膜。此外，微粒的平均粒径如果超过30μm，则耐热性微粒层本身无法形成。
然后，将以上的附有形成了耐热性微粒层的图形的金属背景层的荧光面和电子源一起配置于真空封装内。采用利用熔融玻璃对具有前述荧光面的面板和具有多个电子释放元件这样的电子源的后面板进行真空封装，形成真空容器的方法。
接着，在真空封装内从耐热性微粒层的图形上蒸镀吸气材料，在未形成耐热性微粒层的图形的金属背景层的区域形成吸气材料的蒸镀膜。作为吸气材料可使用选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的金属或以这些金属中的至少一种为主成分的合金。
如图1所示，在Al等金属背景层1上形成具有和耐热性微粒层2的图形相反的图形的吸气膜3。图1表示实施方式1形成的附有金属背景层的荧光面的截面，图1中，符号4表示玻璃基板、5表示光吸收层、6表示荧光体层。图2是图1的A部的放大图。图2中，符号7表示耐热性微粒，8表示堆积于耐热性微粒7上的吸气材料层。
蒸镀吸气材料后，为了防止其劣化，通常将吸气膜3保持在真空气氛中。因此，在金属背景层1上形成耐热性微粒层2的图形后，最好将荧光面配置于真空封装内，在真空封装内进行吸气材料的蒸镀工序。
具有上述形成了吸气膜的图形的荧光面的FED的结构如图3所示。该FED中，具备附有吸气膜的荧光面9的面板10和具有以矩阵排列的多个电子释放元件11的后面板12以1mm～数mm左右的狭小间隙G对向设置，在面板10和后面板12间的极其狭小的间隙G施加5～15kV的高电压而构成。
由于面板10和后面板12的间隙G非常狭小，所以其间容易引起放电(绝缘破坏)，但实施方式中形成的FED可抑制出现放电时的放电电流的峰值，避免能量的瞬间集中。放电能量的最大值减少后，可防止电子释放元件和荧光面的破坏·损伤及劣化。
实施方式1中，对具有无间隙或间隔连续形成的金属背景层的结构进行了说明，但本发明的图像显示装置并不仅限于此结构。实施方式2如图4所示，金属背景层1可在光吸收层5上等规定部位切除或高电阻化。在金属背景层1设置切除部或高电阻部13时，可采用将溶解或氧化了金属的溶液涂布于金属背景层1的方法，利用激光切断金属背景层1的方法，或用掩膜进行蒸镀形成金属背景层的图形的方法等。
这样通过金属背景层1的切除部或高电阻部13而使导通被切断的结构能够进一步地抑制放电，改善耐电压特性，所以能够获得高亮度的无亮度劣化的图像显示。
以下，对本发明应用于FED的具体实施例进行说明。
实施例1
利用光致蚀刻法在玻璃基板上用黑色颜料形成条纹状的光吸收层(遮光层)后，在光吸收层的图形间利用光致蚀刻法形成红(R)、绿(G)、蓝(B)3色荧光体层的条状图形，使它们彼此相邻。这样就形成了具有规定图形的光吸收层及荧光体层的荧光面。
然后，在该荧光面上形成作为金属背景层的Al膜。即，在荧光面上涂布以丙烯酸树脂为主成分的有机树脂溶液并干燥，形成有机树脂层后，在其上通过真空蒸镀形成Al膜，然后在450℃的温度下加热煅烧30分钟，分解除去有机成分。
接着，用在对应于光吸收层的上方的位置具有开孔的丝网掩膜，在Al膜上通过丝网印刷涂布二氧化硅淤浆，该淤浆由二氧化硅(SiO2)微粒(粒径10nm)5重量％、乙基纤维素4.75重量％及二甘醇-丁醚乙酸酯90.25重量％构成。这样就在相当于光吸收层上方的区域形成了SiO2层的图形。
然后，在真空气氛中在SiO2层上蒸镀Ba。其结果是，虽然在SiO2层上堆积了作为吸气材料的Ba，但未形成同样的膜，在Al膜上的未形成SiO2层的区域，形成了作为吸气材料的Ba的均一的蒸镀膜。这样就在Al膜上形成具有和SiO2层的图形相反的图形的吸气膜。
此外，将具有蒸镀吸气膜前的图形化的SiO2层的板作为面板使用，按照常规方法制得FED。首先，将在基板上以矩阵形成了多个表面传导型电子释放元件的电子发生源固定在玻璃基板上，制得后面板。然后，将该后面板和前述面板隔着支承框架和隔板对向设置，利用熔融玻璃密封，形成真空封装。面板和后面板的间隙为2nm。使真空封装内完成真空排气后，将Ba蒸镀于面板的表面(附有形成了图形化的SiO2层的金属背景层的荧光面)，在Al膜上形成具有和SiO2层图形相反的图形的吸气膜。
然后，按照常规方法测定评价实施例获得的FED的耐压特性。此外，对吸气膜图形的精细度及图形间的电切断程度进行研究。这些测定结果如表1所示。
关于FED的耐压特性，耐电压高、耐压特性极好的记为◎，耐压特性良好的记为○，在实际使用时有问题的耐压特性记为△，耐压特性不佳、不可实际使用的记为×。关于吸气膜图形精细度，图形的精细度极高的记为◎，精细度高的记为○，精细度较低、在实际使用时存在问题的记为△，精细度极低的记为×。关于图形间的电切断程度，图形间的电切断完全的记为◎，图形间的电切断良好的记为○，电切断一般的记为△，电切断不良的记为×。
实施例2
在与实施例1同样形成的荧光面上形成Al膜后，在该Al膜上通过丝网印刷涂布淤浆，该淤浆由粒径7μm的Al2O3微粒10重量％、乙基纤维素4.75重量％及二甘醇-丁醚乙酸酯85.25重量％构成，形成Al2O3层的图形。
然后，在以上形成的Al2O3层的图形上，与实施例1同样蒸镀Ba，形成具有和Al2O3层的图形相反的图形的吸气膜(Ba膜)。在保持真空气氛的状态下对以上形成的吸气膜的表面电阻率进行测定。测定结果如表1所示。
此外，将具有吸气膜蒸镀前图形化的Al2O3层的板作为面板使用，与实施例1同样制得FED。按照常规方法测定评价制得的FED的耐压特性。另外，与实施例1同样，研究吸气膜图形的精细度及图形间的电切断程度。测定结果如表1所示。
此外，作为比较例1，在荧光面的Al膜上不形成作为耐热性微粒层的SiO2层及Al2O3层的图形，直接蒸镀Ba，在整个Al膜形成吸气膜。作为比较例2，在荧光面的Al膜上负载对应于荧光体层上方的部分具有开孔的掩膜，进行Ba的蒸镀，形成吸气膜的图形。
接着，在维持真空气氛的状态下，测定比较例1及比较例2所得的吸气膜的表面电阻率。将蒸镀吸气膜前的板作为面板使用，与实施例1同样制得FED。与实施例1同样，分别研究所得FED的耐压特性和吸气膜图形的精细度及图形间的电切断程度。其结果如表1所示。
                             表1
实施例1     实施例2   比较例1   比较例2
耐热性微粒(粒径) SiO2(10nm)     Al2O3(7μm)   无   无
吸气膜的表面电阻率 104Ω/□     104Ω/□   102Ω/□   100Ω/□
吸气膜图形的精细度 ◎     ○   ×   -
吸气膜图形间的切断 ○     ○   ○   -
耐压特性 ◎     ○   △   ×
从表1可明显看出，实施例1及2形成了图形的精细度良好、电切断良好的吸气膜。与比较例相比，获得了表面电阻较高的吸气膜，能够实现耐压特性良好的FED。
以上的实施例中，使用了被称为喷漆(lacquer)法的直接蒸镀方法，形成金属背景层，但即使采用转印方式形成金属背景层也能够获得同样的效果。
产业上利用的可能性
如上所述，采用本发明，能够容易地在荧光面的金属背景层上形成在电路上隔断的吸气膜。此外，由于能够形成具有高精细度和高精度的图形的吸气膜，所以在FED这样的平面型图像显示装置中，能够抑制出现放电时的放电电流的峰值，能够防止电子释放元件和荧光面的破坏·损伤及劣化。

Claims (16)

1.图像显示装置，其特征在于，具备面板、与前述面板对向设置的电子源、形成于前述面板的内面的荧光面，前述荧光面具备利用前述电子源释放的电子射线发光的荧光体层、形成于该荧光体层上的金属背景层、形成于前述金属背景层上的耐热性微粒层、以及形成于前述耐热性微粒层上的吸气层。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，前述耐热性微粒层以规定图形形成，在前述金属背景层上的前述耐热性微粒层未形成区域形成膜状的吸气层。
3.如权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征还在于，前述荧光面具有分离各荧光体层的光吸收层，位于该光吸收层上方的区域的至少一部分形成前述耐热性微粒层。
4.如权利要求1～3中任一项所述的图像显示装置，其特征还在于，前述耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。
5.如权利要求1～4中任一项所述的图像显示装置，其特征还在于，前述耐热性微粒为选自SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3的至少1种金属氧化物微粒。
6.如权利要求1～5中任一项所述的图像显示装置，其特征还在于，前述吸气层是选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的至少1种金属或以这些金属为主成分的合金形成的层。
7.如权利要求1～6中任一项所述的图像显示装置，其特征还在于，前述电子源是在基板上配设了多个电子释放元件的装置。
8.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，前述金属背景层在规定部位具有切除部或高电阻部。
9.图像显示装置的制造方法，该方法具备在面板内面形成具有荧光体层和覆盖该荧光体层的金属背景层的荧光面的工序，以及在真空封装内配置前述荧光面和电子源的工序，其特征在于，具备在前述金属背景层上形成耐热性微粒层的耐热性微粒层形成工序，以及从前述耐热性微粒层上开始向前述金属背景层上蒸镀吸气材料形成吸气材料层的吸气层形成工序。
10.如权利要求9所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述耐热性微粒层形成工序中，在前述金属背景层上以规定图形形成前述耐热性微粒层后，在前述吸气层形成工序中，在前述金属背景层上的前述耐热性微粒层未形成区域形成膜状的吸气层。
11.如权利要求9或10所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述荧光面具有分离各荧光体层的光吸收层，在前述耐热性微粒层形成工序中，在前述金属背景层上位于前述光吸收层的上方的区域的至少一部分形成前述耐热性微粒层。
12.如权利要求9～11中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。
13.如权利要求9～12中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述耐热性微粒为选自SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3的至少1种金属氧化物微粒。
14.如权利要求9～13中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述吸气材料是选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的至少1种金属或以这些金属为主成分的合金。
15.如权利要求9～14中任一项所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述电子源是在基板上配设了多个电子释放元件的装置。
16.如权利要求9所述的图像显示装置的制造方法，其特征还在于，前述荧光面形成工序具备形成在规定部位具有切除部或高电阻部的金属背景层的工序。
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