CN1708824A - 附有金属背面的荧光面、其形成方法及图像显示装置 - Google Patents

附有金属背面的荧光面、其形成方法及图像显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明是在面板内面(1)至少具有荧光体层(3)与金属背面层(5)的荧光面，在荧光体层(3)上形成含有SiO2、含有Na这样的碱金属的SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2等无机氧化物的至少1种的第1处理层(4)，并在其上形成金属背面层(5)。在金属背面层(5)上可形成含上述无机氧化物的第2处理层。在FED这样的图像显示装置的附有金属背面的荧光面中，可抑制异常放电发生，并可提升耐电压特性，同时可提高亮度。

Description

附有金属背面的荧光面、其形成方法及图像显示装置
技术领域
本发明涉及适用于图像显示装置的附有金属背面(metal back-attached)的荧光面、其形成方法及具备附金属背面的荧光面的图像显示装置。
背景技术
以往，阴极射线管(CRT)等图像显示装置中，广泛采用在荧光体层的内面(电子源侧的面)上形成了铝(Al)膜等金属膜的金属背面方式的荧光面。
此荧光面的金属膜被称为金属背面层，其目的是在利用从电子源所释放出的电子从荧光体发出的光中，将进入电子源侧中的光向面板侧进行反射以提高亮度，以及对荧光面赋予导电性使其起到阳极电极作用。此外，利用真空封装内所残留气体的电离而产生的离子，也具有防止荧光体遭受损伤的机能。
一直以来，虽然此种采用金属背面方式荧光面的CRT占显示装置的主流，但是近年随装置薄型化、大型化的需求提升，采用冷阴极的电子束无偏向型场致发射方式的图像显示装置(FED)的开发正如火如荼。
一般，在图像显示装置中，阳极(金属背面侧)与阴极(电子源侧)之间的电位差越大，则能够获得越高的发光亮度，可是，随装置的薄型化而使阳极与阴极间的距离趋于狭窄，造成电极间容易发生异常放电的问题。此外，若发生异常放电的话，不仅将无法显示稳定的图像，且因为瞬间流过从数A甚至数百A的大放电电流，因此恐将导致阴极部的电子释放元件或阳极部的荧光面遭受破坏或者损伤。
为缓和发生此种异常放电时的损伤，便有提案在当作阳极电极使用的金属背面层上形成锯齿状(蛇行状)或螺旋状间隙，以降低放电电流的技术。作为加工或形成此种阳极电极的方法，记载了利用激光进行切断或利用金属罩幕进行蒸镀的方法(参照日本专利特开2000-251797号公报或特开2000-311642号公报)。
但是，将上述金属背面层形成为平面线圈状等以降低放电电流的方法是当发生异常放电的情况时抑制金属背面层或电子源遭受损伤·破坏的技术，此方法并无法降低异常放电的发生机率。
再者，作为抑制异常放电发生的对策，虽可采取将电子束加速电压降低至不致引发放电的区域为止的方法，可是此方法用于电极间的间隙(gap)狭窄的图像显示装置等中，便必须降低电子束加速电压，所以在FED中发光亮度将变为极低，现况下是无法供实用的。
再者，本发明者着眼于如FED之类的薄型图像显示装置，即便在金属背面层表面不存在成为放电触发的突起部的情况下，仍将随异常放电的发生，导致在阴极侧附着很多金属背面层的微细片。研究引发此种放电的图像显示装置的荧光面，其结果如图16所示，发现在作为金属背面层21的Al膜表面形成无数的微小突起22，且此突起22部正发生剥落。
由此现象可认为，通过阳极与阴极间的电场，剥离金属背面层21的力超过荧光体层23与金属背面层21间的接合力时，在金属背面层21形成微小突起22并剥落，这样就形成放电触发，导致异常放电。图中符号24为面板，25为作为黑矩阵的光吸收层。
本发明是鉴于上述问题完成的发明，其目的在于提供一种耐电压特性良好、不致引起异常放电发生、且可提高电子束加速电压、可适用于发光亮度较高的薄型图像显示装置的附有金属背面的荧光面。
发明的揭示
本发明是针对在如FED之类的薄型图像显示装置中，荧光体层与金属背面层之间的接合力与放电发生间的相关关系，经深入钻研后所获得结果。
本发明1是在面板内面至少具有荧光体层与金属背面层的附有金属背面的荧光面，该荧光面的特征是，在上述荧光体层上形成含有选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第1处理层，并在其上形成金属背面层。
本发明2是在面板内面至少具有荧光体层与金属背面层的附有金属背面的荧光面，该荧光面的特征是，在上述荧光体层上形成含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第1处理层，并在其上形成金属背面层。
本发明3是附有金属背面的荧光面的形成方法，该方法的特征是，具备在面板内面形成荧光体层的步骤；在上述荧光体层上形成含有选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第1处理层的步骤；以及在上述第1处理层上形成金属背面层的步骤。
本发明4是附有金属背面的荧光面的形成方法，该方法的特征是，具备在面板内面形成荧光体层的步骤；在上述荧光体层上形成含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第1处理层的步骤；以及在上述第1处理层上形成金属背面层的步骤。
本发明5是图像显示装置，该装置的特征是，具备面板，与上述面板对向配置的背面板，在上述背面板上形成的多个电子释放元件，以及在上述面板上与上述背面板对向形成的、利用从上述电子释放元件释放的电子束而发光的荧光面；上述荧光面是上述本发明的附有金属背面的荧光面。
附图的简单说明
图1是本发明的附有金属背面的荧光面的实施方式1的剖视图。
图2是本发明的附有金属背面的荧光面的实施方式2的剖视图。
图3是本发明的实施方式4的FED构造的剖视图。
图4是实施例1与2中，测定胶体二氧化硅溶液的固形成分浓度与金属背面层的接合力间的关系，表示评价结果的图。
图5是实施例1及2中，测定Na硅酸盐溶液的固形成分浓度与附有金属背面层的接合力间的关系，表示评价结果的图。
图6是实施例1与2中，测定胶体二氧化硅溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系，表示评价结果的图。
图7是实施例1与2中，测定Na硅酸盐溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系，表示评价结果的图。
图8是实施例3中，测定预先在Al膜上附着伤痕时的胶体二氧化硅溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系，表示评价结果的图。
图9是实施例3中，测定预先在Al膜上附着伤痕时的Na硅酸盐溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系，表示评价结果的图。
图10是表示作为金属背面层的Al膜的膜厚与发光亮度间的关系的测定结果的图。
图11是表示实施例4中，针对附有金属背面的荧光面的试样，研究SiO2与TiO2的配比和接合力间的关系的结果的图。
图12是表示实施例4中所使用的亮度测定装置的简单构造的图。
图13是表示实施例4中，针对附有金属背面的荧光面的试样，研究SiO2与TiO2的配比和阳极电压5kV时的亮度降低率间的关系的结果的图。
图14是实施例4的含Si、Ti、Zr这3种成分的复合金属氧化膜中，表示在维持亮度特性的同时可使接合力与极限保持电压有所提高的区域的图。
图15是表示实施例5中，金属背面层的接合力与亮度降低间的关系的测定结果的图。
图16是引起放电的图像显示装置的荧光面状态的剖视图。
实施发明的最佳方式
以下，针对本发明的实施方式进行说明。本发明并不仅限于下述实施方式。
图1所示是本发明的附有金属背面的荧光面的实施方式1的剖视图。
在图1中，符号1表示面板的玻璃基板。在此玻璃基板1的内面上，利用微影法等形成由黑色颜料等构成的规定图案(如条纹状)的光吸收层2，在该光吸收层2的图案上，通过采用了ZnS系、Y2O3系、Y2O2S系等荧光体液的浆料法，形成蓝(B)、绿(G)、红(R)三色荧光体层3。各色荧光体层3的形成也可利用喷雾法或印刷法进行。在喷雾法或印刷法中，可根据需要并用利用光刻处理的图案化处理。这样，利用光吸收层2的图案与三色荧光体层3的图案形成荧光体屏幕。
在此荧光体屏幕上形成含无机氧化物的第1处理层4。其中，作为无机氧化物，可例举二氧化硅(SiO2)，含Na、K、Li等碱金属的硅氧化物，氧化铝(Al2O3)，氧化钛(TiO2)或氧化锆(ZrO2)等。
在形成这些层时，例如可采用涂布胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐(硅酸钠)溶液，然后干燥，并对所获得的涂膜进行加热处理(烘烤)的方法。通过涂布、干燥胶体二氧化硅溶液，并施行加热处理，便可形成二氧化硅(SiO2)粒子层。此外，在涂布Na硅酸盐并干燥且施行加热处理的方法中，将形成碱硅酸盐玻璃(Na2O·nSiO2)层。
此外，也可以选自Si、Ti、Zr的至少1种的元素的醇盐为起始物质，并利用溶胶-凝胶法，形成含选自SiO2、TiO2、ZrO2的至少1种氧化物的膜。例如，使乙基硅酸盐或甲基硅酸盐等醇盐在以有机溶剂为溶剂的溶液中水解、经缩聚而获得低聚物，将含有此低聚物的溶液进行涂布、干燥，再对涂膜施行加热处理(烘烤)，便可形成SiO2膜。
此外，用含有选自Si、Ti、Zr的至少2种元素的复合氧化物构成第1处理层，便可抑制发光亮度的降低，且可将金属背面层的接合力提升至最大极限。此时，第1处理层中的各成分的含有比率，分别依形成氧化物(SiO2、TiO2、ZrO2)时的重量比率表示，将二氧化硅设定为x1％、将氧化钛设定为y1％、将氧化锆设定为z1％时，以下的关系式最好全部成立：
70≤x1+y1＜100
x1+0.5y1≤80
x1+y1+z1＝100
其中，x1＞0、y1＞0、z1＞0。
实施方式1中，在含有此种无机氧化物的第1处理层4上还由Al膜这样的金属膜形成金属背面层5。在形成金属背面层5时，例如采用在利用旋涂法而由硝化纤维素等有机树脂形成的较薄的膜上真空蒸镀Al等金属膜，再于约400～450℃的温度下进行加热处理(烘烤)，将有机物进行分解·去除的方法。
在实施方式1中，因为于荧光体层3上设置了含有二氧化硅(SiO2)，含Na、K、Li这样的碱金属的硅氧化物，氧化铝(Al2O3)，氧化钛(TiO2)，氧化锆(ZrO2)这样的无机氧化物的第1处理层4，并于其上形成了金属背面层5，因此金属背面层5与下层间的接合强度将变大，在施加了电场的情况下，也不易发生金属背面层5剥落的现象。所以，不易引起异常放电，具有优越的耐电压特性。
其次，针对本发明的实施方式2进行说明。
实施方式2的附有金属背面的荧光面如图2所示，在金属背面层5上形成了第2处理层6。此外，其余部分的构造均如同实施方式1，因此便省略说明。
构成第2处理层6的材料可例举与第1处理层4相同的无机氧化物。此外，与第1处理层4的形成同样操作而形成第2处理层6。另外，在第2处理层6的形成中，亦可使用Si靶，一边对真空容器内导入氧气一边利用溅射法喷镀形成SiOx层。
在实施方式2中，除了于荧光体层3上形成含有二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)等无机氧化物的第1处理层4之外，因为亦于金属背面层5上形成含上述无机氧化物的第2处理层6，因此进一步提升了金属背面层5的接合强度。所以，更加不易发生金属背面层5剥落的现象，可防止发生异常放电。
因此，同时在荧光体层3上形成第1处理层4，在金属背面层5上形成第2处理层6，并使其最适化，便可增加金属背面层5的接合力，并可有效地提升耐电压特性。
本发明的实施方式3如下所示，经由2阶段的涂膜形成步骤而形成第1处理层。
即，首先在荧光体层上涂布胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐溶液这样的以水为溶剂的涂布液，并干燥，形成作为有机溶剂屏障的下层涂膜之后，再于此下层涂膜上涂布含有Si等的醇盐水解、使其缩聚而形成的低聚物的混合液这样的以有机溶剂为溶剂的涂布液，并干燥，可形成上层涂膜。然后，对层积着下层涂膜与上层涂膜的涂膜整体进行加热处理(烘烤)，形成由无机氧化物所构成的处理层。这样便可抑制因有机溶剂的附着而造成的荧光体劣化，以防止亮度降低。
其次，作为本发明的实施方式4的将附有金属背面的荧光面设定为阳极电极的FED如图3所示。
此FED通过将具有上述实施方式1的附有金属背面的荧光面M的面板7与具有排列呈矩阵状的电子释放元件8的背面板9、隔着1mm～数mm左右的狭窄间隙对向配置，并在面板7与背面板9之间施加5～15kV的高电压而构成。图中符号10是指支承框(侧壁)。
虽然面板7与背面板9的间隙极狭窄，在它们之间容易引发放电(破坏绝缘)，但是在此FED中，因为金属背面层的接合强度较大，不易产生剥落现象，因此不易产生形成放电触发的突起部。所以，可抑制放电现象的发生，大幅提升耐压特性。
在本发明的附有金属背面的荧光面中，因为在荧光体层上形成了含有选自二氧化硅、含碱金属元素中的1种或2种以上的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第1处理层，再于其上形成了金属背面层，因此含上述无机氧化物的层与金属背面层的接合强度较大，不易随电压施加而发生金属背面层剥落的现象。所以，耐电压特性优越，不易引发异常放电现象。此外，因为可提高电子束加速电压，因此可获得发光亮度较高的图像显示装置。
以下，对本发明的具体实施例进行说明。在以下的实施例中，所有的％都是指重量％。
实施例1
利用固形成分浓度经过调整的胶体二氧化硅涂布液与固形成分浓度同样进行过调整的Na硅酸盐涂布液，在荧光体层上形成涂膜，并研究荧光体层与金属背面层间的接合力和放电发生间的相关关系。试样的制作顺序如下所示。
首先，在长10cm×宽10cm的钠玻璃基板上，利用浆料法形成蓝色荧光体层。
其次，通过旋涂法，将利用纯水稀释将固形成分浓度分别调整为2％、5％、10％、20％的胶体二氧化硅溶液及同样地浓度经过调整的Na硅酸盐(水玻璃)液涂布在上述荧光体层上，形成涂膜。此外，为求比较，准备在荧光体层上未形成上述涂膜的试样。
然后，在以上形成的涂膜上，利用公知的涂料法施行成膜处理而形成有机被膜，再于此有机被膜上蒸镀Al，形成膜厚100nm的Al膜。然后，在430℃下施行30分钟的烘烤处理，将有机成分进行分解、去除。这样便在荧光体层上形成由无机氧化物所构成的第1处理层。
再者，利用胶体二氧化硅溶液所形成的涂膜，最后藉由烘烤处理而形成由二氧化硅(SiO2)粒子所构成的层。同样，由Na硅酸盐溶液形成的涂膜成为Na的碱硅酸盐玻璃(Na2O·nSiO2)粒子形成的层。
其次，对以上制成的附有金属背面的荧光面试样的金属背面层的接合力，依下述方式进行评价。首先，在厚20μm的聚乙烯薄膜上，利用棒涂机涂布醋酸乙烯的甲苯溶液(固形成分浓度1％、2％、4％)，经干燥而制得接合力不同的3种粘着片。
将这些粘着片切成1cm×1cm见方的小块，将粘着面配置成接触到各试样的金属背面层(Al膜)表面的状态。其次，利用橡胶辊以3kgf的荷重进行压接之后，剥取粘着片。然后，研究Al膜对剥离的粘着片的粘着面的附着程度，并打分。粘着面上完全未附着Al膜的情况为4分，附有小片状剥离的少量Al膜的情况为3分，从试样剥落一半左右的Al膜并附着于粘着面的情况为2分，Al膜几乎全部剥落的情况为1分，Al膜完全剥落的情况为0分，利用粘着力不同的3种粘着片的总计分数(满分12分)进行评价。
通过上述方法评价金属背面层的接合力的结果分别如图4与图5的曲线a所示。图4所示是胶体二氧化硅溶液的固形成分浓度与接合力的评价分数间的关系，图5所示是Na硅酸盐(水玻璃)溶液的固形成分浓度与接合力的评价分数间的关系。
由图4与图5中得知，在胶体二氧化硅溶液与Na硅酸盐溶液的涂布中，任何情况均是涂布液中的固形成分浓度越高，则第1处理层与金属背面层间的接合力越大。但是，若固形成分浓度超过某数值以上的话，则随浓度增加所产生的接合力增加效果将达饱和。
其次，针对相同试样，依下述所示施行耐电压特性评价。即，将依上述方法所制得的附有金属背面的荧光面试样与在钠玻璃板上利用蒸镀形成了ITO膜的基板配置成ITO蒸镀面与附有金属背面的荧光面对置的状态，并将它们的间隙保持为2mm。接着，将气氛设定为约1×10-5Pa的真空，并将附有金属背面的荧光面设为阳极，将ITO膜设为阴极，接通直流电源，制得模拟电子束加速装置。
在此种电子束加速装置中，以0.1kV/秒的速度在电极间设定电位差，测定放电所引发的电压Va。对1种荧光面测定数十个Va之后，将从Va平均值减掉3倍标准偏差σ后的电压(Va-3σ)作为试样的极限保持电压。
依上述方法评价试样的耐压特性，其结果分别如图6与图7的曲线a所示。图6所示是胶体二氧化硅溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系，图7所示是Na硅酸盐溶液的固形成分浓度与极限保持电压间的关系。
由图6与图7得知，在胶体二氧化硅溶液与Na硅酸盐溶液的涂布中，任何情况均是涂布液中的固形成分浓度越高，则试样的极限保持电压越高。但是，若固形成分浓度超过某数值以上的话，则随浓度增加所产生的极限保持电压增加效果将达饱和。
再者，由图4～7可确认，金属背面层的接合力越大，极限保持电压越高，不易引发异常放电现象。
实施例2
对在金属背面层上形成涂膜与金属背面层的接合力及耐电压特性间的关系进行如下研究。
即，在实施例1所制得的各试样的金属背面层(Al膜)上，利用喷涂法涂布通过纯水稀释将固形成分浓度分别调整为2％、5％、10％、20％的胶体二氧化硅溶液及同样地固形成分浓度经过调整的Na硅酸盐溶液，形成涂膜。然后，在430℃下施行30分钟的烘烤处理，在金属背面层上形成由无机氧化物所构成的第2处理层。
其次，对以上所制得的试样的接合力与耐电压特性，如同实施例1进行测定并评价。评价接合力的结果分别如图4的曲线b～e及图5的曲线b～e所示。测定极限保持电压的结果分别如图6的曲线b～e及图7的曲线b～e所示。
另外，图4的曲线b及图6的曲线b表示利用胶体二氧化硅溶液在荧光体层上形成第1处理层，同时利用固形成分浓度2％的胶体二氧化硅溶液在Al膜上形成第2处理层时的测定结果，同样地，荧光体层上的涂布液为胶体二氧化硅溶液，且Al膜上的涂布液为5％、10％、20％的胶体二氧化硅溶液时的测定结果分别如图4与图6的曲线c、曲线d、曲线e所示。
此外，图5的曲线b及图7的曲线b表示利用Na硅酸盐溶液在荧光体层上形成第1处理层，同时利用固形成分浓度2％的Na硅酸盐溶液在Al膜上形成第2处理层时的测定结果，同样地，荧光体层上的涂布液为Na硅酸盐溶液，且Al膜上的涂布液为5％、10％、20％的Na硅酸盐溶液时的测定结果分别如图5与图7的曲线c、曲线d、曲线e所示。
由图4～7的各图可知，未在荧光体层上形成第1处理层，而仅在Al膜上形成第2处理层的话，将无法获得金属背面层的接合力增加，且提升耐电压特性的效果。在荧光体层上形成第1处理层，同时在Al膜上形成第2处理层时，藉由第1处理层与第2处理层的相乘效果，金属背面层的接合力将进一步增加，并提升耐电压特性。此外，荧光体层上所涂布的溶液(胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐溶液)的固形成分浓度越高，则接合力提升的相乘效果将越大。
实施例3
考虑在Al膜上形成第2处理层的目的是否是利用该处理层对存在于Al膜上的针孔等微小缺陷等进行修补。为检验此事，采用预先在Al膜上附有伤痕的试样，对其施行与实施例2相同的试验，并测定、评价耐电压特性(极限保持电压)。测定结果分别如图8的曲线a～e及图9的曲线a～e所示。
将荧光体层上所涂布的溶液为胶体二氧化硅溶液、且未对Al膜上施行涂布处理的情况图示于图8的曲线a，同样地将荧光体层上所涂布的溶液为胶体二氧化硅溶液、且Al膜上所涂布的溶液分别为固形成分浓度2％、5％、10％、20％的胶体二氧化硅溶液的情况分别图示于图8的曲线b、曲线c、曲线d、曲线e。
此外，将荧光体层上所涂布的溶液为胶体二氧化硅溶液、且未对Al膜上施行涂布处理的情况图示于图9的曲线a，同样地将荧光体层上所涂布的溶液为Na硅酸盐溶液、且Al膜上所涂布的溶液分别为固形成分浓度2％、5％、10％、20％的Na硅酸盐溶液的情况分别图示于图9的曲线b、曲线c、曲线d、曲线e。
通过将图8与图6进行比较，同时将图9与图7进行比较，得知当Al膜附有伤痕时，在荧光体层上形成第1处理层导致耐电压提升效果降低。但是，通过在荧光体层上形成第1处理层，同时在Al膜上再形成第2处理层，则耐电压特性的提升效果将恢复至无伤痕时的相同程度。
其次，为研究附有金属背面的荧光面的极限保持电压下限值，使驱动电压(阳极电压)在5～15kV的范围内变化，并测定作为金属背面层的Al膜的膜厚与发光亮度(相对亮度)间的关系。测定结果如图10所示。
图10的各曲线分别表示阳极电压为5kV、7kV、10kV及15kV时的测定结果。驱动电压越低，发光亮度中出现越明显的峰值，该峰值出现在Al膜膜厚为50nm左右处。将Al膜厚设定为50nm左右时，在驱动电压未满3kV的情况下，电子束将不易通过金属背面层，荧光体几乎未发光。所以，可知在金属背面式的荧光面中，若极限保持电压不在3kV以上，则将无法形成为荧光面。
使作为涂布液的胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐溶液中的固形成分浓度与由这些涂布液所形成的第1或第2处理层中的无机氧化物的含量成比例。所以，从上述涂布液中的固形成分浓度的最佳范围，便可求得第1或第2处理层中的无机氧化物的含量的最佳范围。
首先，在试样的Al膜形成面上利用手指压贴粘贴带。然后，剥取粘贴带，分离为较Al膜的下层(分解试样-1)与含Al膜的较Al膜的上层(分解试样-2)。然后，分别利用酸进行分解，并利用ICP-AES法施行元素分析。
对于分解试样-1，利用下述方法求取荧光体单位面积的重量。首先，求得所使用蓝色荧光体母体成分Zn的重量，然后换算为ZnS，作为荧光体重量。接着，求得作为第1处理层成分的Si重量，再换算为SiO2，作为第1处理层重量。
这样，可知在第1处理层中的无机氧化物含量(单位面积，下同)相对于荧光体层中的荧光体的单位面积的含量为2～20％时，获得具3kV以上的极限保持电压的附有金属背面的荧光面，可将此作为薄型显示装置的荧光面使用。
在Al膜上还形成处理层(第2处理层)时采用相同的手法，求取分解试样-2中的SiO2重量，结果可知通过将第2处理层中的无机氧化物含量换算为荧光体层上的金属背面层的单位面积的成分重量，即设定为4～40μg/cm2，便可进一步提高极限保持电压。若第2处理层中的无机氧化物超过4～40μg/cm2，则极限保持电压的提升效果将达饱和，无法获得更高的改善效果。
实施例4
首先，依如下方式调制含有各种醇盐水解并缩聚而形成的低聚物的混合液。作为醇盐，使用原硅酸乙酯(四乙氧基硅烷)、钛酸四乙酯(四乙氧基钛)及四正丁氧基锆中的至少1种，分阶段实施对应于所用醇盐数的水解，调制出混合了低聚物的涂布液。
即，在第1醇盐中添加适量的乙醇、硝酸、纯水，并经数十分钟搅拌后，再于其中添加适量的第2醇盐与纯水，并搅拌数十分钟。当使用第3醇盐时，将其适量与水一起添加，并再搅拌数十分钟。然后，将溶液升温至50℃，经搅拌适当时间后再添加适量纯水，于50℃搅拌适当时间。然后，降温至室温左右，添加IPA(异丙醇)稀释3～5倍以抑制凝胶化，形成涂布液。另外，除醇盐以外的构成材料和搅拌时间、稀释浓度等条件，均根据醇盐的配比量而进行适当调整。
利用喷雾法在荧光体层上涂布经由以上步骤调制的含2种以上低聚物的混合液以取代胶体二氧化硅溶液与Na硅酸盐溶液，形成涂膜。然后，在以上形成的涂膜上，利用公知的涂料法施行成膜处理而形成有机被膜，再于此有机被膜上蒸镀Al，形成膜厚100nm的Al膜。接着，在430℃下施行30分钟的烘烤处理，将有机成分进行分解、去除。然后，在此Al膜上，根据需要采用上述混合液形成涂膜，并对此涂膜施行烘烤处理。
这样便在荧光体层上与Al膜上形成以各种比率(重量比)含有SiO2成分、TiO2成分及ZrO2成分的复合氧化物层。另外，在涂布混合液时，调整混合液的固形成分浓度与涂布厚度，使通过加热处理而最终形成的无机氧化物整体的单位面积的含量为下层的荧光体含量的10％。
此外，研究调整为各配比而获得的附有金属背面的荧光面的试样的配比量与接合力间的关系，其结果如图11所示。图11所示是对应于SiO2与TiO2比率的接合力，比率的剩余部分为ZrO2的比率。图中，区域A是接合力低于8分、单独使用胶体二氧化硅或Na硅酸盐等的情况与接合力未改变的区域，区域B是接合力为8～10分、稍微提升的区域，区域C是接合力为满分12分的区域。
如图11所示，TiO2、ZrO2的比率越高，则接合力将越加提升。若依近似数学式表示，则将SiO2设定为x％、将TiO2设定为y％、将ZrO2设定为z％时，在下式全部成立的区域中，可以说接合力将进一步提升。
x+y＜100
x+0.5y≤80
x+y+z＝100
其中，x＞0、y＞0、z＞0
然后，同样研究极限保持电压，结果获得几乎与上述接合力相关的性状成比例的关系。区域A的极限保持电压未满6kV，区域B的极限保持电压为6～9kV，区域C的极限保持电压为9～12kV。
此外，因为作为ZrO2成分的Zr的原子序号较大，可能使电子束穿透率降低，因此对上述试样的亮度下降率进行研究。
测定依下述方式进行。亮度测定装置的简单构造如图12所示。图中符号11是内藏试样的真空腔兼接地，12是真空泵，13是试样取出盖，14是亮度测定用玻璃窗，15是偏向轭，16是CRT用电子枪，17是电子枪大气阻断装置，18是阳极供给端子。
首先，将试样在真空腔内配置成金属背面层成为电子枪侧的状态，将金属背面层与阳极端子连接。为了不因金属背面层成膜而引发放电现象，将电子枪与试样的间隙设定为30cm。使真空腔内形成1×10-5Pa左右的真空，并通过规定的阳极电压驱动电子枪、偏向轭，从亮度测定玻璃窗测定亮度。测定结果如图13所示。
图13所示是相对于SiO2与TiO2比率的亮度降低率的分布(阳极电压5kV)，比率剩余部分为ZrO2的比率。图中，区域A是亮度降低率在30％以上的无法供实用的区域，区域B是亮度降低率在10％以上且未满30％的实用程度的区域，区域C是亮度降低率未满10％且亮度特别好的区域。
如图13所示，ZrO2比率越高亮度降低率越大。若依近似数学式表示，则将SiO2设定为x％、将TiO2设定为y％、将ZrO2设定为z％时，在下式全部成立的区域中，可维持实用程度的亮度特性。
70≤x+y＜100
x+y+z＝100
其中，x＞0、y＞0、z＞0
总结上述结果，因为在亮度实用区域可有效地应用含Si、Ti、Zr这3成分的复合金属氧化物膜的接合力的高性能，因此只要在上述各区域的合成区域中决定配比。将其图示为图14的区域A0。若依近似数学式表示，则将SiO2设定为x％、将TiO2设定为y％、将ZrO2设定为z％时，在下式全部成立的区域中，可维持实用程度的亮度特性，且可提升接合力与极限保持电压。
70≤x+y＜100
x+0.5y≤80
x+y+z＝100
其中，x＞0、y＞0、z＞0
在上述组成范围内，进一步在金属背面层上形成第2处理层并施行试验，结果发现与采用了胶体二氧化硅的情况出现相同的倾向，也具有相乘效果。在上述合成区域的范围中，将获得极限保持电压最大达20kV的试样。
此外，在荧光体层上设置利用溶胶-凝胶法，将烷醇硅与烷醇钛进行水解并使其缩聚而获得的SiO2成分与TiO2成分依规定比率结合为矩阵状的氧化物(以下表示为SiO2·TiO2复合型氧化物)时，可获得接合力与耐电压特性的提升效果。此外，将SiO2·TiO2复合型氧化物设置于荧光体层上时，将更加提升金属背面层的接合力与耐电压特性。
在设置了2种以上的成分复合的氧化物的试样中，ZrO2成分的含有率越高，则接合力与耐电压特性的提升效果将越大。
再者，关于Al膜上的处理，可获得与利用胶体二氧化硅溶液与Na硅酸盐溶液进行处理时相同的效果。即，在荧光体层上利用混合液施行处理，同时亦对Al膜上施行处理时，可藉由它们的相乘效果，更进一步增加金属背面层的接合力，并提升耐电压特性。
实施例5
通过在荧光体层上与Al膜上形成无机氧化物层，预测到电子束穿透率降低，且亮度特性劣化，因此，利用与前述同样的方法，对实施例1、2及实施例4中分别制作的附有金属背面的荧光面的试样进行阳极电压5kV时的发光亮度的测定。表示从测定结果获得的金属背面层的接合力与亮度降低间的关系示于图15。
图中曲线f表示涂布胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐溶液时的亮度劣化的情况。不管在何种组合之下，几乎都获得相同的结果。达到接合力饱和浓度时亮度劣化较少，如果在接合力饱和点进行涂布，则在实用上应该无问题。
图中曲线g表示以SiO2：20％、TiO2：70％、ZrO2：10％的比率的试样施行涂布时的亮度劣化的情况，曲线h表示以SiO2：15％、TiO2：60％、ZrO2：25％的比率的试样施行涂布时的亮度劣化的情况。
虽然随浓度的改变接合力也将产生变化，但是若观察曲线g的变化，则可知亮度劣化并未依存于接合力，而是同样地约劣化7％左右的亮度。所以，是否可认为荧光体层因溶胶凝胶液的溶剂而发生溶解并变形，因而施行下述试验。
首先，将作为水溶剂的Na硅酸盐溶液进行涂布并干燥，然后分别改变浓度，调制SiO2：20％、TiO2：70％、ZrO2：10％的比率的试样，以及SiO2：15％、TiO2：60％、ZrO2：25％的比率的试样，涂布这些不同接合力的溶液。再次评价亮度，涂布SiO2：20％、TiO2：70％、ZrO2：10％的比率的溶液时的亮度如曲线i所示。涂布SiO2：15％、TiO2：60％、ZrO2：25％的比率的溶液时的亮度如曲线j所示，分别抑制了亮度劣化现象。
如该图所示，在荧光体层上与在Al膜上均利用胶体二氧化硅溶液或Na硅酸盐溶液的涂布而形成由无机氧化物构成的层的试样，相对于金属背面层接合力的提升程度，发光亮度降低程度将变大。对应于此，具备含有醇盐加水分解并聚合而形成的低聚物的混合液获得的无机氧化物层的试样，相对于接合力提升的亮度降低程度将变小。
具有含TiO2成分的无机氧化物层的试样的发光亮度降低较少，特别是形成SiO2·TiO2复合型氧化物层的试样，具有优越的亮度特性。此外，具有SiO2·TiO2复合型氧化物层的试样，其金属背面层的接合力将获大幅改善。
产业上利用的可能性
如上所述，本发明可获得金属背面层的接合强度较大、不易因电压施加而发生金属背面层的剥落的荧光面。所以，因为耐电压特性优越且不易引发异常放电现象，因此可提高电子束加速电压，可获得高电压驱动且发光亮度较高的薄型显示装置。

Claims (30)

1.附有金属背面的荧光面，它是在面板内面至少具有荧光体层与金属背面层的荧光面，其特征在于，在上述荧光体层上形成含有选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第1处理层，并在其上形成金属背面层。
2.如权利要求1所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第1处理层中的前述氧化物含有碱金属元素的1种或2种以上。
3.如权利要求1所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第1处理层中的前述氧化物的含量(对应于单位面积，下同)对应于前述荧光体层中的前述荧光体的含量为2～20重量％(以下简称为％)。
4.如权利要求1所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第1处理层分别含有二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化锆(ZrO2)。
5.如权利要求4所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第1处理层中的硅、钛及锆各元素的含有比率若分别以形成氧化物时的重量比率表示，则将二氧化硅设定为x1％、将氧化钛设定为y1％、将氧化锆设定为z1％时，下式全部成立：
70≤x1+y1＜100
x1+0.5y1≤80
x1+y1+z1＝100
其中，x1＞0、y1＞0、z1＞0。
6.如权利要求1所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述金属背面层上还具备含选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第2处理层。
7.如权利要求6所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述氧化物含有碱金属元素的1种或2种以上。
8.如权利要求6所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述氧化物的含量，作为前述荧光体层上的金属背面层的单位面积的成分重量为4～40μg/cm2。
9.如权利要求1所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述金属背面层上还具备含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第2处理层。
10.如权利要求9所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述无机氧化物的含量，作为前述荧光体层上的金属背面层的单位面积的成分重量为4～40μg/cm2。
11.如权利要求6所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层分别含有二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化锆(ZrO2)。
12.如权利要求11所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的硅、钛及锆各元素的含有比率若分别以形成氧化物时的重量比率表示，则将二氧化硅设定为x2％、将氧化钛设定为y2％、将氧化锆设定为z2％时，下式全部成立：
70≤x2+y2＜100
x2+0.5y2≤80
x2+y2+z2＝100
其中，x2＞0、y2＞0、z2＞0。
13.附有金属背面的荧光面，它是在面板内面至少具有荧光体层与金属背面层的荧光面，其特征在于，在上述荧光体层上形成含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第1处理层，并在其上形成金属背面层。
14.如权利要求13所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第1处理层中的前述无机氧化物的含量对应于前述荧光体层中的前述荧光体的含量为2～20％。
15.如权利要求13所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述金属背面层上还具备含有选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第2处理层。
16.如权利要求15所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述氧化物含有碱金属元素的1种或2种以上。
17.如权利要求15所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述无机氧化物的含量，作为前述荧光体层上的金属背面层的单位面积的成分重量为4～40μg/cm2。
18.如权利要求13所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述金属背面层上还具备含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第2处理层。
19.如权利要求18所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的前述无机氧化物的含量，作为前述荧光体层上的金属背面层的单位面积的成分重量为4～40μg/cm2。
20.如权利要求15所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层分别含有二氧化硅(SiO2)、氧化钛(TiO2)及氧化锆(ZrO2)。
21.如权利要求20所述的附有金属背面的荧光面，其特征还在于，前述第2处理层中的硅、钛及锆各元素的含有比率若分别以形成氧化物时的重量比率表示，则将二氧化硅设定为x2％、将氧化钛设定为y2％、将氧化锆设定为z2％时，下式全部成立：
70≤x2+y2＜100
x2+0.5y2≤80
x2+y2+z2＝100
其中，x2＞0、y2＞0、z2＞0。
22.附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征在于，包括在面板内面形成荧光体层的步骤；在前述荧光体层上形成含有选自硅、铝、钛、锆的1种或2种以上的元素的氧化物的第1处理层的步骤；以及在前述第1处理层上形成金属背面层的步骤。
23.如权利要求22所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述第1处理层中的前述氧化物含有碱金属元素的1种或2种以上。
24.附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征在于，包括在面板内面形成荧光体层的步骤；在前述荧光体层上形成含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第1处理层的步骤；以及在前述第1处理层上形成金属背面层的步骤。
25.如权利要求24所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述形成第1处理层的步骤包括在前述荧光体层上涂布以水为溶剂的主成分、含有通过加热而生成前述无机氧化物的成分的溶液，然后干燥形成下层涂膜的步骤；在前述步骤中形成的下层涂膜上涂布以有机溶剂为溶剂的主成分、含有通过加热而生成前述无机氧化物的成分的溶液，然后干燥形成上层涂膜的步骤；以及对层叠着前述下层涂膜与上层涂膜的涂膜施行加热处理，形成以前述无机氧化物为主体的层的步骤。
26.如权利要求24所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述形成第1处理层的步骤包括使选自Si、Ti、Zr的至少1种元素的醇盐在溶液中水解并聚合的步骤；涂布含有前述步骤所获得的低聚物的溶液，干燥形成涂膜的步骤；以及对前述涂膜施行加热处理，形成以无机氧化物为主体的层的步骤。
27.如权利要求24所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，还具备在前述金属背面层上形成含有选自二氧化硅、含1种或2种以上的碱金属元素的硅氧化物、氧化铝、氧化钛、氧化锆的1种或2种以上的无机氧化物的第2处理层的步骤。
28.如权利要求27所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，前述形成第2处理层的步骤包括使选自Si、Ti、Zr的至少1种元素的醇盐在溶液中水解并聚合的步骤；涂布含有前述步骤所获得的低聚物的溶液，干燥形成涂膜的步骤；以及对前述涂膜施行加热处理，形成以无机氧化物为主体的层的步骤。
29.如权利要求27所述的附有金属背面的荧光面的形成方法，其特征还在于，在前述形成第2处理层的步骤中，利用溅射法，在Si靶的喷镀时一边导入氧一边形成SiOx层。
30.图像显示装置，其特征在于，具备面板，与前述面板对向配置的背面板，在前述背面板上形成的多个电子释放元件，以及在前述面板上与前述背面板对向形成的、利用从前述电子释放元件释放的电子束而发光的荧光面；前述荧光面为权利要求1～21中任一项所述的附有金属背面的荧光面。
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