CN1784762A

CN1784762A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN1784762A
Application number: CNA2004800120084A
Authority: CN
Inventors: 小柳津刚; 田畑仁; 土屋勇; 伊藤武夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-05-09
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2006-06-07
Also published as: JP2004335346A; EP1624476A1; US20070063634A1; TW200426883A; TWI291192B; KR20060013648A; WO2004100205A1

Abstract

该图像显示装置具备内表面形成荧光面的面板(6)和具有多个电子发射元件的背板，荧光面具有光吸收层(8)及荧光体层(9)、形成于该荧光体层上的具有分隔部(10a)的金属敷层(10)、形成于该金属敷层的分隔部上的跨着两侧的金属敷层的高电阻被覆层(11)、形成于该高电阻被覆层上的耐热性微粒层(12)和以膜状形成于该金属敷层上的以所述耐热性微粒层分隔的吸气剂层(13)。在FED这样的图像显示装置中，可以提高耐热特性，防止异常放电引起的电子发射元件和荧光面的破坏、劣化，实现高辉度、高品质的显示。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及场致发射型显示装置(场致发射显示器)等图像显示装置。

背景技术

一直以来，阴极射线管(CRT)和场致发射显示器(FED)等图像显示装置中，使用在荧光体层上形成Al等金属膜的金属敷层方式的荧光面。该荧光面的金属膜(金属敷层)的作用是将通过从电子源发射的电子使荧光体发出的光中朝向电子源侧的光反射向面板一侧从而提高辉度，并且赋予荧光体层导电性，起到阳极的作用。此外，具有避免残留在图像显示装置真空管壳内的气体电离产生的离子损伤荧光体层的功能。

然而，FED中，具有荧光面的面板和具有电子发射元件的背板之间的间隙极窄，为1mm～数mm左右，由于在这狭小的间隙外加10kV左右的高电压而形成强电场，所以电场集中于金属敷层的周边部位的锐角部分，从这里发生放电(真空电弧放电)。而且，如果发生这样的异常放电，则瞬间通过大至数A到数百A的放电电流，由此阴极部位的电子发射元件和阳极部位的荧光面有可能被破坏或受损。

一直以来，以提高耐压特性为目的，为了缓解发生上述放电时的破坏，将作为导电膜的金属敷层分隔成若干块，在交界部(下称分隔部)设置间隙。(参考例如专利文献1)

近年来，在平板型图像显示装置中，为了吸附从真空管壳的内壁等放出的气体，研究了在图像显示区域形成吸气材料层的工艺，揭示了在金属敷层上重叠形成钛(Ti)、锆(Zr)等具有导电性的吸气材料的薄膜的结构。(参考例如专利文献2)

但是，具有被分隔的金属敷层的荧光面中，不仅分隔部的电阻值难以控制，而且分隔部两侧金属敷层的端部呈现出尖锐的形状，所以存在电场集中于锐角部分，容易发生放电的问题。

此外，具有这样形成分隔部的金属敷层的图像显示装置中，在图像显示区域形成吸气材料层时，必须抑制放电的发生，改善耐压特性，使得分隔金属敷层的效果不被破坏。

本发明是为了解决这些问题完成的，其目的在于提供耐压特性大幅提高的，防止异常放电引起的电子发射元件和荧光面的破坏、劣化的，可以高辉度、高品质地显示的图像显示装置。

专利文献1：日本专利特开2000-311642号公报

专利文献2：日本专利特开平9-82245号公报

发明的揭示

本发明的图像显示装置的特征在于，具备面板、与所述面板相对配置的背板、形成于所述背板上的多个电子发射元件、形成于所述面板内表面的通过从所述电子发射元件发射的电子射线发光的荧光面，所述荧光面具有光吸收层及荧光体层、形成于所述荧光体层上的具有分隔部的金属敷层、形成于所述金属敷层的分隔部上的跨着所述分隔部两侧的金属敷层的高电阻被覆层、形成于所述高电阻被覆层上的耐热性微粒层和以膜状形成于所述金属敷层上的以所述耐热性微粒层分隔的吸气剂层。

该图像显示装置中，金属敷层的分隔部可以位于光吸收层的上方。此外，高电阻被覆层可以具有1×10³～1×10¹²Ω/□的表面电阻。此外，耐热性微粒的平均粒径可以采用5nm～30μm。另外，耐热性微粒可以采用选自SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的至少一种氧化物微粒。另外，吸气剂层可以采用选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的金属或以这些金属中的至少一种作为主要成分的合金的层。

附图的简单说明

图1是作为本发明的图像显示装置的第1实施方式的FED的结构的模式化截面图。

图2是作为第1实施方式的FED的面板的结构的放大截面图。

实施发明的最佳方式

以下，对本发明的实施方式进行说明。但是，本发明并不局限于以下的实施方式。

在该FED中，具有带金属敷层的荧光面1的面板2和具有矩阵状排列的如表面传导型电子发射元件这样的电子发射元件3的背板4，介于支持框5和间隔物(图示略)，隔着1mm～数mm的狭窄间隙相向地配置。面板2及背板4和支持框5通过如玻璃熔料这样的接合材料(图示略)封接。而且，由面板2及背板4和支持框5形成真空管壳，将内部抽气保持真空。此外，其结构使得在面板2和背板4之间极窄的间隙上可以外加5～15kV的高电压。图中的符号6表示面板的玻璃基板，7表示背板的基板。

具有带金属敷层的荧光面1的面板2的结构放大示于图2。

如图2所示，在玻璃基板6的内表面，通过光刻法形成由黑色颜料构成的指定图案(例如条状)的光吸收层8，在光吸收层8的图案间，通过使用ZnS类、Y₂O₃类、Y₂O₂S类等荧光体溶液的涂浆法以指定的图案形成红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的荧光体层9。由光吸收层8和3色的荧光体层9形成荧光体屏幕S。各色荧光体层9的形成也可以通过喷涂法或印刷法进行。在喷涂法或印刷法中，也可以根据需要结合光刻法形成图案。

此外，在这样构成的荧光体屏幕S上形成如Al膜这样的金属膜构成的金属敷层10。形成金属敷层10可以采用，例如在以旋涂法形成的硝化纤维素等有机树脂构成的薄膜上真空蒸镀Al膜等金属膜，再烧结并除去有机物的方法(涂漆法)。

此外，也可以使用下面所述的转印薄膜，通过转印法形成金属敷层10。转印薄膜具有在基膜上介于脱膜剂层(根据需要使用保护膜)依次层压Al等金属膜和粘合剂层的结构。配置该转印薄膜，使粘合剂层贴着荧光体层，进行加压处理。加压方式有冲压方式、辊压方式等。通过加热转印薄膜同时进行加压，粘合金属膜后剥去基膜，将金属膜转印到荧光体屏幕S上。

在本发明的实施方式中，为了提高耐压特性，在金属敷层10上形成分隔部10a，在分隔部10a设置间隙。为了得到高辉度的荧光面，较好是将金属敷层10的分隔部10a设于光吸收层8上。

在金属敷层10上形成分隔部10a可以采用，将以前述的涂漆法或转印法在荧光面的整面形成的金属膜，通过激光等的照射切断或切除的方法，或者将同样地在荧光面的整面形成的金属膜通过涂布酸性或碱性的水溶液溶解除去的方法等。此外，也可以使用具有指定的负像图案的开孔的金属掩模，通过蒸镀Al等金属膜，一步形成具有分隔部10a的金属敷层10。

接着，在这样的金属敷层10的分隔部10a上，跨着两侧的金属敷层10的端部，以丝网印刷、喷涂等方法形成具有高电阻的高电阻被覆层11，通过该高电阻被覆层11以指定的电阻电气连接金属敷层10的分隔部10a。当金属敷层10的分隔部10a有多个时，较好是在所有的分隔部形成高电阻的高电阻被覆层11。

在这里，高电阻被覆层11的表面电阻值较好为1×10³～1×10¹²Ω/□(square)。高电阻被覆层11的表面电阻不到1×10³Ω/□时，由于被分隔的金属敷层10之间的电阻过低，抑制放电和减低放电电流峰值的效果不够充分，其结果是，无法充分发挥提高耐压特性的效果。高电阻被覆层11的表面电阻超过1×10¹²Ω/□的情况下，被分隔的金属敷层10之间的电气连接不充分，从耐压特性来看是不理想的。

另外，该高电阻被覆层11的图案宽度采用比金属敷层10的分隔部10a更大的宽度，使高电阻被覆层11完全覆盖金属敷层10的分隔部10a。同时，较好是采用比下层的光吸收层8小的宽度，避免使荧光面的发光效率下降。

构成这样的高电阻被覆层11的材料可以例举例如分别含有耐热性的无机微粒和低熔点玻璃的粘合性材料。

在这里，低熔点玻璃只有是熔点在580℃以下的、具有粘合性的玻璃材料，对种类没有特别限定。可以使用例如选自以组成式(SiO₂·B₂O₃·PbO)、(B₂O₃·Bi₂O₃)、(SiO₂·PbO)或(B₂O₃·PbO)表示的玻璃的至少一种。此外，对耐热性的无机微粒的种类没有特别限定，可以使用选自碳微粒和如Fe₂O₃、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、MnO₂、In₂O₃、Sb₂O₅、SnO₂、WO₃、NiO、ZnO、ZrO₂、ITO、ATO这样的金属等的氧化物的至少一种。为了使高电阻被覆层11可以精密地形成图案，无机微粒的粒径较好为5μm以下。此外，含有耐热性的无机微粒和低熔点玻璃的高电阻被覆层11的厚度由于该被覆层本身不是放电的主要原因，所以没有特别限定，较好为10μm以下。

另外，这样的高电阻被覆层11所含低熔点玻璃对于无机微粒的重量比率较好为50重量％以上。低熔点玻璃与无机微粒的重量比率(低熔点玻璃/无机微粒)不到50重量％的情况下，可能会发生高电阻被覆层11的强度不足，无机微粒脱落，使耐压特性劣化。

此外，在本发明的实施方式中，在前述的高电阻被覆层11上以丝网印刷等方法形成指定图案的耐热性微粒层12，从该耐热性微粒层12的图案上蒸镀吸气材料。只在没有形成耐热性微粒层12的区域形成吸气材料的蒸镀膜，结果在金属敷层10上形成具有与耐热性微粒层12相反图案的膜状的吸气剂层13。由此，可以得到被耐热性微粒层12的图案分隔的膜状的吸气剂层13。

耐热性微粒只要是具有绝缘性、且能耐受封接步骤等的高温加热的材料，可以不特别限定种类地使用。可以例举例如SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃等氧化物的微粒，可以使用其中1种或2种以上的组合。

此外，这些耐热性微粒的平均粒径较好为5nm～30μm，更好为10nm～10μm。微粒的平均粒径不到5nm时，由于耐热性微粒层12的表面几乎不存在高低不平，从其上蒸镀吸气材料的情况下，在耐热性微粒层12上也形成吸气剂膜，从而难以在吸气剂层13上形成分隔部。此外，微粒的平均粒径超过30μm的情况下，耐热性微粒层12本身无法形成。

在这里，形成耐热性微粒层12的图案的区域在高电阻被覆层11上，位于光吸收层的上方，因此具有耐热性微粒吸收电子射线引起的辉度下降较少的优点。此外，该耐热性微粒层12的图案的宽度在50μm以上，较好为150μm以上，并且较好是在光吸收层8的宽度以下。耐热性微粒层12的图案的宽度不到50μm时，吸气剂膜的分隔效果不充分，在图案宽度超过光吸收层8的宽度的情况下，由于耐热性微粒层12使荧光面的发光效率下降，所以是不理想的。

构成吸气剂层13的吸气材料可以使用选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的金属或以这些金属中的至少一种作为主要成分的合金。

通过蒸镀吸气材料形成吸气剂层13后，为了防止吸气材料的劣化，使吸气剂层13一直保持在真空环境中。因此，在高电阻被覆层11上形成耐热性微粒层12的图案后，通过安装真空管壳，将荧光面配置于真空管壳内，在真空管壳内进行吸气材料的蒸镀步骤。

在本发明的实施方式中，在为了提高耐压特性而分隔成若干块的金属敷层10的分隔部10a上，跨着两侧的金属敷层10，设置表面电阻高的高电阻被覆层11，通过该高电阻被覆层11覆盖金属敷层10的端部。被分隔的金属敷层10的端部常常成为大量的电气突起部，但由于高电阻被覆层11将其完全覆盖，所以抑制了放电的发生。而且，被分隔的金属敷层10介于高电阻被覆层11以指定的电阻值(表面电阻1×10³～1×10¹²Ω/□)连接，所以耐压特性进一步提高。

此外，因为在这样的高电阻被覆层11上形成耐热性微粒层12的图案，通过该耐热性微粒层12分隔呈膜状形成于金属敷层10上的吸气剂层13，所以不会破坏金属敷层10的分隔效果，确保良好的耐压特性。此外，通过该被分隔的吸气剂层13，对真空管壳内放出的气体进行充分的吸附。

因此，在如FED这样的平面型图像显示装置中，放电的发生被抑制，而且发生放电时放电电流的峰值被压低。而且，放电能量的最大值被减低，从而防止了电子发射元件和荧光面的破坏、损伤和劣化。此外，在实施方式的FED中，金属敷层10的分隔部10a限定于对应光吸收层8的区域，在其上设置高电阻被覆层11及耐热性微粒层12，所以金属敷层10的反射效果几乎没有减弱。而且，通过形成高电阻被覆层11及耐热性微粒层12，不会使发光效率下降，从而得到高辉度的显示。

下面，对将本发明适用于图像显示装置的具体实施例进行说明。

实施例

在玻璃基板上通过光刻法形成由黑色颜料构成的条状的光吸收层(图案宽100μm)后，在光吸收层之间，用涂浆法形成红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的荧光体层，通过光刻法形成图案。形成光吸收层之间条状的3色的荧光体层依次排列的荧光面。

接着，在该荧光面上用转印方式形成金属敷层。即，将在聚酯树脂制的基膜上介于脱膜剂层层压Al膜，其上再涂布形成粘合剂层而成的Al转印薄膜，按照使粘合剂层贴着荧光面的状态配置，从上方加热辊加热、加压，使它们粘合。接着，剥离基膜，将Al膜粘合到荧光面上后，对Al膜进行加压处理。由此，得到具有转印了金属敷层的荧光面的基板A。

接着，将该基板A的温度保持在50℃，使用在对应光吸收层上的位置具有开孔的金属掩模，在Al膜上涂布含有磷酸、乙二酸的酸性糊料(pH5.5以下)后，以450℃的温度进行焙烧10分钟。通过涂布酸性糊料和焙烧，溶解涂布部位的Al膜，在Al膜构成的金属敷层上形成条状的分隔部(宽度80μm)。由此，制得具有被分隔的金属敷层的基板B。

接着，在基板B的金属敷层的分隔部上，丝网印刷具有以下组成的高电阻糊料后，在450℃加热烧结(焙烧)，分解·除去有机成分，跨着金属敷层的分隔部的两侧，形成图案宽90μm，厚5.0μm的高电阻被覆层。测定该高电阻被覆层的表面电阻值，表面电阻值为1×10⁹Ω/□。由此，得到在金属敷层的分隔部上形成高电阻被覆层的基板C。

〔高电阻糊料的组成〕

碳微粒(粒径50nm) 20重量％

低熔点玻璃材料(SiO₂·B₂O₃·PbO) 10重量％

树脂(乙基纤维素) 7重量％

溶剂(丁基卡必醇乙酸酯) 63重量％

接着，在基板C的高电阻被覆层上丝网印刷具有以下组成的二氧化硅糊料，形成图案宽度100μm，厚7.0μm的二氧化硅微粒层。由此，得到在高电阻被覆层上再形成二氧化硅微粒层的基板D。

〔二氧化硅糊料的组成〕

二氧化硅微粒(粒径3.0μm) 40重量％

树脂(乙基纤维素) 6重量％

溶剂(丁基卡必醇乙酸酯) 54重量％

接着，将这样得到的基板D用作面板，用常规方法制作FED。首先，将在基本上以矩阵状形成多个电子发射元件的电子发生源固定在背面的玻璃基板上，制作背板。接着将所述基板D作为面板，将该面板和背板介于支持框和间隔物相向配置，用玻璃熔料封接。面板和背板的间隙为2mm。

接着，将管壳内抽真空后，向面板内表面蒸镀Ba，在二氧化硅微粒层上蒸镀Ba。其结果，作为吸气材料的Ba堆积在二氧化硅微粒层上，但没有形成同样的膜，而在金属敷层上没有形成二氧化硅微粒层的区域形成均一的Ba蒸镀膜。而且，形成由二氧化硅微粒层分隔的膜状的Ba吸气剂层。然后，进行封固等必要的处理，从而完成FED。

此外，作为比较例1，使用具有被分隔的金属敷层的基板B作为面板，与实施例同样地依常规方法制作FED。此外，在比较例2中，使用在金属敷层的分隔部上形成高电阻被覆层的基板C作为面板，与实施例同样地依常规方法制作FED。另外，在比较例3中，在具有被分隔的金属敷层的基板B的分隔部上不形成高电阻被覆层，而直接形成二氧化硅微粒层，使用这样的基板作为面板制作FED。

用常规方法测定实施例和比较例1～3分别得到的FED的耐压特性(放电电压和放电电流)。测定结果如表1所示。

〔表1〕

		实施例	比较例1	比较例2	比较例3
		实施例	比较例1	比较例2	比较例3	高电阻被覆层的有无		有	无	有	无
二氧化硅微粒层的有无		有	无	无	有	高电阻被覆层的有无		有	无	有	无
二氧化硅微粒层的有无		有	无	无	有	耐压特性	放电电压	12kV	2kV	5kV	6kV
放电电流	1A	120A	120A	50A			放电电压	12kV	2kV	5kV	6kV

由表1可知，因为实施例所得的FED中，在金属敷层的分隔部上形成高电阻被覆层，再在其上形成二氧化硅微粒层并分隔Ba吸气剂膜，所以与不具有这样的结构的比较例1～3的FED相比，放电电压显著提高，而且放电电流值被大幅抑制。

产业上利用的可能性

如上所述，采用本发明可以得到大幅提高耐压特性的、防止异常放电引起的电子发射元件和荧光面的破坏、劣化的图像显示装置，能够实现高辉度、高品质的显示。

Claims

1.图像显示装置，其特征在于，具备面板、与所述面板相对配置的背板、形成于所述背板上的多个电子发射元件、形成于所述面板内表面的通过从所述电子发射元件发射的电子射线发光的荧光面，所述荧光面具有光吸收层及荧光体层、形成于所述荧光体层上的具有分隔部的金属敷层、形成于所述金属敷层的分隔部上的跨着所述分隔部两侧的金属敷层的高电阻被覆层、形成于所述高电阻被覆层上的耐热性微粒层和以膜状形成于所述金属敷层上的以所述耐热性微粒层分隔的吸气剂层。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，所述金属敷层的分隔部位于所述光吸收层的上方。

3.如权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征还在于，所述高电阻被覆层具有1×10³～1×10¹²Ω/□的表面电阻。

4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，所述耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。

5.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，所述耐热性微粒为选自SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的至少一种氧化物微粒。

6.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征还在于，所述吸气剂层为选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的金属或以这些金属中的至少一种作为主要成分的合金的层。