CN1808679A - 图像显示装置 - Google Patents

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东条利雄
林信安
高桥胜勇
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    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
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    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
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Abstract

本发明提供一种图像显示装置，具有覆盖荧光体层配置的反光膜，通过优化背金的膜厚(T)和膜密度，能防止上述反光膜膨胀、剥落、并确保导电性、电子束透射率和光反射率，从而能进行高质量显示且可靠性高。

Description

图像显示装置
技术领域
本发明涉及利用向形成于前面基板和背面基板之间的真空中进行的电子发射的平面式图像显示装置，特别是涉及具有在前面基板一侧覆盖荧光体地配置的反光膜的图像显示装置。
背景技术
作为在高亮度、高清晰度方面优良的显示器件，以往广泛使用彩色阴极射线管。但是，随着近年来信息处理装置或电视广播的像质的提高，对具有高亮度、高清晰度的特性、且重量轻、节省空间的平面式图像显示装置(平板显示器，FPD)的需求日益增加。
作为其典型的例子，液晶显示装置、等离子体显示装置等已实用化。另外，特别是作为可以实现高亮度的显示装置，被称为电子发射式图像显示装置或场致发射式图像显示装置的利用了从电子源向真空的电子发射的自发光式显示装置、以及以耗电量低为特征的有机EL显示器等各种平面式图像显示装置正在谋求实用化。
在平面式图像显示装置中的自发光式平板显示器中将电子源配置成矩阵状的结构已为人们所知，作为其中之一，利用微小、可集成的冷阴极的上述电子发射式图像显示装置也已为人们所知。
另外，在自发光式的平板显示器中，其冷阴极，采用Spindt型、表面传导型、碳纳米管型、层叠了金属-绝缘体-金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、层叠了金属-绝缘体-半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、或金属-绝缘体-半导体-金属型等薄膜型电子源等。
关于MIM型电子源，已知例如日本特开平7-65710号公报、日本特开平10-153979号公报中所公开的电子源。另外，关于金属-绝缘体-半导体型电子源，有J.Vac.Sci.Technol.B11(2)P.429-432(1993)中所发表的MOS型。关于金属-绝缘体-半导体-金属型电子源，已知有high-efficiency-electro-emission device、Jpn.J.Appl.Phys.，vol36，pL939等中所发表的HEED型电子源，还有专业杂志《应用物理》第63卷第6号第592页的文章“Electroluminescence”等中所发表的EL型电子源，另外还有专业杂志《应用物理》第66卷第5号第437页等中所发表的多孔硅型电子源等。
电子发射型FPD包括显示板，该显示板由具有如上所述的电子源的背面基板、具有荧光体层和形成使从电子源发射的电子轰击该荧光体层用的加速电压的阳极的前面基板、以及用作将两基板相对的内部空间密封为预定的真空状态的密封框的支撑体构成。将驱动电路与该显示板进行组合来使其动作。
在具有MIM型电子源的图像显示装置中，上述背面基板具有由绝缘材料构成的基板，在该基板上形成有多条扫描信号布线，该扫描信号布线在一个方向延伸并在与该一个方向正交的另一个方向并列设置，在上述另一个方向被依次施加扫描信号。另外，在该基板上，还形成有多条图像信号布线，该图像信号布线在上述另一个方向延伸并与上述扫描信号布线交叉地在上述一个方向并列设置。上述电子源设置在扫描信号布线和图像信号布线的各交叉部附近，用连接电极连接扫描信号布线和电子源，向电子源供给电流。
各个电子源与对应的荧光体层成对地构成单位像素。通常，由红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的单位像素构成一个像素(彩色像素、pixel)。此外，在彩色像素的情况下，单位像素也被称作副像素(subpixel)。
在如上所述的平面式图像显示装置中，一般地，在背面基板和前面基板间的由上述支撑体所围绕的显示区域内配置和固定有多个间隔保持构件(以下，称为间隔物)，与上述支撑体一起将上述两基板间的间隔保持在预定间隔。该间隔物，一般由用玻璃或陶瓷等绝缘材料形成的板状体构成，通常，每隔多个像素设置在不妨碍像素动作的位置。
另外，在平面式图像显示装置中，在日本特开2002-124199号公报中还提出了一种具有如下结构的显示用面板，在阳极板的与阴极板相对的一侧的内表面例如呈井字形地具有隔壁，在由该隔壁所围成的空间配置了荧光体，还配置了兼作阳极使用的反射膜，使得其覆盖该荧光体和上述隔壁，该反射膜由上述隔壁支撑。
发明内容
在背景技术中提到的电子发射型FPD，一般将阳极电压设定为几kV～十几kV左右，与向阴极射线管施加的25kV～30kV相比，为低电压驱动。因此，从电子源发射的电子束，受到由覆盖荧光体层且构成阳极的导电性反光膜(以下，称为背金(metalback)或背金膜)造成的能量损耗的影响很大，导致亮度降低，为应对这种情况，必须使上述背金膜薄膜化。
可是，薄膜化伴有导电性和光反射率降低的副作用，因此需要设定保持亮度、导电性和发光率降低这三者的均衡的膜厚、膜密度等。
另外，在上述阴极射线管中，在其结构上可以认为是背金配置在无电场空间内，但在电子发射式FPD中，两基板间的间隔设定为几mm～几十mm左右，因此处于强电场(2～3kV/mm)下，动作中在背金上总是作用库仑力，有可能使膜剥离，因而必须提高膜强度和强化与基底的接合力。
另外，要求背金具有针孔(pinhole)，该针孔具有在烧制工序中使从基底层产生的燃烧气体排出的功能。可是，为了谋求提高上述亮度、导电性和光反射率、提高膜强度、和强化与基底的接合力，要求形成致密、连续的背金膜。但是，致密、连续的背金膜很难生成针孔，因此存在着膜本身容易膨胀或破裂的问题，这也需要解决的对策。
作为解决这些问题的对策之一，在上述日本特开2002-124199号公报中公开了这样的结构，即、以30～150nm的厚度形成由铝或铬构成的平坦的反射膜，将从荧光体层发射的2次电子反射到荧光体层一侧或吸收。
但是，按照日本特开2002-124199号公报的发明不能解决如以下的(a)～(c)所述的问题，需要进一步的对策。即，
(a)只规定了背金的膜厚，但膜密度与膜厚一样，对电子束透射率和光反射率来讲也是重要的控制因素，如果只规定膜厚则很难获得所期待的背金特性。
(b)背金膜厚小于或等于50nm时，即使膜密度与块(bulk)状态的密度相同，氧化造成的反射率降低和导电性降低也是难免的。
(c)由铝膜构成的背金，以点接触的方式保持与荧光体的接合，但是对铝膜进行平坦化后，与荧光体的接触点将减少，在置于电子发射式FPD那样的强电场下的荧光面上很容易发生接合力不足造成的铝剥落。
上述课题，可以通过确定反光膜的膜厚和膜密度、表面粗糙度等来解决。
以下，说明本说明书所公开的发明中有代表性的发明的概要。
(1)一种图像显示装置，包括：前面基板，在其内面具有荧光体层和接着该荧光体层形成的以铝为主要成分的反光膜；背面基板，在其内面具有电子源并以预定的间隔与上述前面基板相对配置；以及支撑体，围绕显示区域地插入在上述前面基板和背面基板之间，保持上述预定的间隔；通过密封构件将该支撑体的端面与上述前面基板和背面基板分别气密密封起来，上述反光膜，其膜厚为50～200nm，且平均膜密度为1.6～2.6g/cm3。
(2)在(1)所述的图像显示装置中，上述背面基板包括：多条扫描信号布线，在一个方向延伸并在与该一个方向正交的另一个方向并列设置，在上述另一个方向被依次施加扫描信号；多条图像信号布线，在上述另一个方向延伸并与上述扫描信号布线交叉地在上述一个方向并列设置；电子源，设置在上述扫描信号布线和上述图像信号布线的各交叉部附近；以及连接电极，将该电子源与上述扫描信号布线连接起来。
(3)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜的平均膜密度为1.8～2.4g/cm3。
(4)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜以铝为主要成分，还含有钕、锰、硅的任意1种或1种以上。
(5)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜，在其表面一侧具有钝化膜(passive-state film)层。
(6)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜，其显示部分的上述铝成分的每单位面积的质量为10μg/cm2～50μg/cm2。
(7)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜具有针孔。
(8)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜具有针孔，该针孔的尺寸为直径小于或等于5μm。
(9)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜具有针孔，该针孔的尺寸为直径1μm～2μm。
(10)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜的总光线反射率(the total luminous reflectance)为60％或60％以上。
(11)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜的在可见光区域的400nm～700nm的最大光谱反射率与最小光谱反射率之差小于或等于10％。
(12)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜具有大于或等于其膜厚的凹凸。
(13)在(1)所述的图像显示装置中，上述反光膜的凹凸为Rz＝3～15μm。
(14)在(5)所述的图像显示装置中，上述反光膜，在上述钝化膜(passive-state film)的表面具有钡、镁、铁、镍、钛中的任意1种或1种以上。
(15)一种图像显示装置，包括：前面基板，在其内面具有：有多个开口部的BM膜、填塞上述开口部地延伸配置到上述BM膜上的荧光体层、以及覆盖该荧光体层和上述BM膜的以铝为主要成分的反光膜；背面基板，在其内面具有电子源并以预定的间隔与上述前面基板相对配置；多个间隔保持构件，配置在上述前面基板和背面基板之间的显示区域内；以及支撑体，围绕上述显示区域地插入上述前面基板和背面基板之间，保持上述预定的间隔；通过密封构件将该支撑体的端面与上述前面基板和背面基板分别气密密封起来，上述反光膜具有50nm～200nm的膜厚，并且，平均膜密度为1.6g/cm3～2.6g/cm3，且在上述反光膜的表面一侧具有钝化膜(passive-state film)层。
(16)在(1)所述的图像显示装置中，对上述反光膜施加的阳极施加电压为5kV～15kV。
根据上述(1)的发明，背金膜厚形成得薄，电子束透射率高，因而在亮度上有利，但如果从光反射率(荧光体发光的取出效率)来看，在有背金的部位形成得厚是有利的。通过规定膜厚和膜密度，能得到适当的电子束透射率和光反射率，从而能得到高亮度、且具有可靠性高的荧光面的图像显示装置。
在上述(2)的发明中，通过使电子源为例如薄膜电子源，能得到优良的束收敛性，并且还能解决电子源的表面污染的问题，从而能得到电子发射特性优良、且寿命长、可靠性高、能进行高清晰显示的图像显示装置。
根据上述(3)的发明，通过进一步确定铝膜厚度和膜密度，能得到适当的电子束透射率和光反射率，从而能得到高亮度、且具有可靠性高的荧光面的图像显示装置。
按照上述(4)的发明，铝的密度小，能量损耗少，光反射率也优良，可以获得目标光反射率、电子束透射率和导电性，能根据膜厚和膜密度设定为高亮度、高导电性，通过形成针孔和形成凹凸，可以得到高可靠性。
另外，如果含有钕则可以降低突起，因而可以形成有利于反射率的平坦铝膜。锰、硅具有可以减轻放电气体的吸留、在面板动作时减少电子束照射下的气体放出的特征，因而可以得到长寿命、可靠性高的图像显示装置。
根据上述(5)的发明，可以减轻形成背金后，由用于使基底的有机树脂成分燃烧、热分解的热处理工序及与背面基板的组装工序、以及排气工序中的热处理造成的作为背金的铝的氧化，因而可以保护金属铝层，由此，可以防止因电子束与面板内残留气体分子碰撞而产生的负离子直接撞击金属铝层，能稳定背金的反射率、导电性等特性。
根据上述(6)的发明，背金的主要成分是铝，通过规定其质量，可以获得目标光反射率、电子束透射率和导电性。
根据上述(7)～(9)的发明，能防止背金膜膨胀、剥落，能获得目标光反射率、电子束透射率和导电性。
根据上述(10)的发明，能使三色(R、G、B)都能获得高亮度。
根据上述(11)的发明，通过确定铝薄膜的可见光区域的总光线反射率，能使RGB都能获得高亮度，使各发光波长下的铝反射率相差很小，可谋求白色亮度的提高。
根据上述(12)和(13)的发明，能使荧光体层和背金膜的接触点数增加，提高接合强度。
根据上述(14)的发明，当吸附面板内残留气体分子，使面板保持高真空时，能谋求延长使用寿命。
根据上述(15)的发明，可谋求亮度和反射率的提高，能得到具有可靠性高的荧光面的图像显示装置。
根据上述(16)的发明，也能抑制背金膜发生损伤，虽然是低电压驱动，但仍可谋求亮度和反射率的提高，能得到可靠性高的图像显示装置。
附图说明
在附图中，同一参考符号在所有图中表示同样的部件。
图1A和图1B是用于说明本发明的图像显示装置的一个实施例的图，图1A是从前面基板一侧观察到的俯视图，图1B是从图1A的A方向观察到的侧视图。
图2是除去图1A、图1B的前面基板所示出的背面基板的示意俯视图。
图3是沿图2的III-III线的背面基板和与其对应的前面基板的示意剖视图。
图4是从图1A、图1B所示的本发明的图像显示装置的一个实施例的背面基板一侧观察到的示意俯视图。
图5是图4中的V-V线的示意剖视图。
图6是图1A、图1B所示的本发明的图像显示装置的一个实施例的荧光面的示意放大剖视图。
图7是用于说明本发明的图像显示装置的另一个实施例的荧光面的结构的示意俯视图。
图8是用于说明本发明的图像显示装置的制造方法的一个例子的工序图。
图9是用于说明本发明的图像显示装置的表示背金的表面积比和表面粗糙度的关系的图。
图10是用于说明本发明的图像显示装置的表示背金的电子束透射率和膜厚的关系的图。
图11是用于说明本发明的图像显示装置的表示背金的光反射率和膜厚的关系的图。
图12是用于说明本发明的图像显示装置的表示显示亮度和背金膜厚的关系的图。
图13是用于说明本发明的图像显示装置的表示背金的反射率和膜密度的关系的图。
具体实施方式
以下，说明本发明的实施例。
[实施例1]
图1A至图3是用于说明本发明的图像显示装置的一个实施例的图，图1A是从前面基板一侧观察到的俯视图，图1B是从图1A的A方向观察到的侧视图，图2是除去图1A、图1B的前面基板示出的背面基板的示意俯视图，图3是沿图2的III-III线的背面基板的示意剖视图和与该背面基板对应的部分的前面基板的示意剖视图。
在图1A至图3中，参考符号1是背面基板，2是前面基板，这两个基板1、2由厚度为几mm、例如3mm左右的玻璃板构成。参考符号3是支撑体，该支撑体3由厚度为几mm、例如3mm左右的玻璃板或玻璃料的烧结体构成。参考符号4是排气管，该排气管4固定于上述背面基板1。上述支撑体3，围绕上述两基板1、2间的边缘部地插入在上述两基板1、2间，并通过如玻璃料之类的密封构件5与两基板1、2气密密封。
由该支撑体3和两基板1、2及密封构件5所围成的空间，通过上述排气管4排气，保持例如10-3～10-5Pa的真空，构成显示区域6。另外，上述排气管4，如上所述，安装在上述背面基板1的外表面，与贯通该背面基板1地设置的贯通孔7连通，排气结束后上述排气管4被密封。参考符号8是图像信号布线，该图像信号布线8在背面基板1的内面，在Y方向延伸并在X方向并列设置。参考符号9是扫描信号布线，该扫描信号布线9在上述图像信号布线8之上沿与其交叉的X方向延伸并在Y方向并列设置。参考符号10是电子源，该电子源10设置在上述扫描信号布线9和图像信号布线8的各交叉部附近，扫描信号布线9和电子源10由连接电极11连接。另外，在上述图像信号布线8与上述扫描信号布线9之间配置有层间绝缘膜。
此处，上述图像信号布线8采用例如Al/Nd膜，扫描信号布线9采用例如Ir/Pt/Au膜等。
其次，参考符号12是间隔物，该间隔物12由陶瓷材料构成，修整为长方形的薄板形状，在本实施例中，在扫描信号布线9上每隔1条地直立配置。该间隔物12，通常每隔多个像素设置在不妨碍像素动作的位置。
该间隔物12的尺寸，根据基板1、2的尺寸、支撑体3的高度、基板原材料、间隔物12的配置间隔、间隔物12的原材料等设定，但一般来说，其高度与上述支撑体3的尺寸大致相同，实用的值为厚度几十μm～几mm、长度50mm～200mm左右、优选80mm～120mm左右。
接着，参考符号13是接合构件，该接合构件13，例如由接合用玻璃料或含有玻璃成分和例如银的导电性的接合材料等构成，用于将上述间隔物12与两基板1、2接合固定。该接合构件13，其厚度虽然也要根据其组成确定，但从确保接合固定这一点考虑，设定为不低于十几μm，最好是20～40μm左右的厚度。
另一方面，在前面基板2的内面，通过由遮光用的BM(黑矩阵)膜16划分配置红色、绿色、蓝色用的荧光体层15，覆盖BM膜16和荧光体层15设置由金属薄膜构成的背金(阳极电极)17来形成荧光面。在这种荧光面结构中，将从电子源10发射的电子加速，轰击对应的构成像素的荧光体层15。由此，使该荧光体层15发出预定的有色光，并与其它像素的荧光体的发光色混合起来，构成预定颜色的彩色像素。另外，虽然阳极电极17作为面电极示出，但也可以是与扫描信号布线9交叉地按每个像素列分割的带状电极。
图4至图6是用于说明图1A、图1B所示的本发明的图像显示装置的一个实施例的前面基板一侧的荧光面的结构的图，图4是从背面基板一侧观察到的示意俯视图，图5是图4的V-V线的示意剖视图，图6是荧光面的示意放大剖视图。在图4至图6中，在与前面基板2上的上述显示区域6对应的部分形成有BM膜16，该BM膜16具有多个开口(窗口)部161，填塞该开口部161地分别覆盖有绿荧光体层15G、蓝荧光体层15B、红荧光体层15R。这些荧光体中，例如红色可以采用Y2O2S:Eu(JEDEC phosphor type P22-R)，绿色可以采用ZnS:Cu、Al(JEDEC phosphor type P22-G)，蓝色可以采用ZnS:Ag、Cl(JEDEC phosphor type P22-B)。
在这种结构中，荧光体层15的X方向的总宽为Wx，Y方向的总长为Ly，显示部的X方向的宽度为Ww，该宽度Ww与BM膜16的开口部161的X方向的宽度Ww相同。另外，荧光体层15的显示部的Y方向的长度设定为与上述宽度Ww相同。Wb为BM膜16的X方向的宽度，Ws和Lb表示荧光体层15的XY两个方向的间隔。
在本实施例中，荧光体层15大致以BM膜16的开口部161为中心延伸配置到其外侧的BM膜上。即，存在着Wx＞Ww的关系，在X、Y两个方向上都由BM膜16隔离，上述荧光体层15配置成点状。这里，上述荧光体层15的尺寸也可以是三色间不同的结构。
在上述BM膜16、荧光体层15上用例如蒸镀法形成覆盖在其上的以铝为主要成分的背金膜17。该背金膜17的结构为：具有贯通该膜的多个针孔171，该针孔171作为来自基底的有机平滑化膜(底膜(filming膜))、荧光体层等的燃烧气体的气体排出孔使用。
另外，上述荧光体层15和背金膜17，在图6中用示意放大剖视图示出其一个例子，如该图所示，将颗粒状的荧光体颗粒151层叠多层，以背面基板一侧的表面层呈现凹凸的形状构成荧光体层15，在其上配置有背金膜17，该背金膜17随荧光体层15的上述表面形状形成为凹凸形状。
在这种结构的荧光面上，当从背面基板1的电子源10发射的电子透过背金膜17轰击荧光体层15时，荧光体颗粒151发光，由从前面基板2向前方射出的光得到图像。
提高该光的取出效率，在显示器的亮度提高方面是很重要的，背金的功能之一是使向与前面基板2相反的一侧、即向背面基板1侧的发光向前面基板2一侧反射，起到作为提高取光效率用的反光膜的作用。
因此，对于该反光膜17，反射率高的金属薄膜是有效的，另外，由于电子束透过反光膜17轰击荧光体151，所以必须尽可能地减少上述反光膜17造成的能量损耗。
因此，作为背金材料，上述的铝，其密度小、能量损耗少，光反射率也优良，因而是最合适的。
该背金膜17是铝膜，在其表面一侧具有钝化膜(passive-statefilm)、氧化铝Al2O3，而且具有如下述(1)～(7)的结构。
(1)膜厚T为50～200nm。
(2)膜密度为1.6～2.6g/cm3的平均膜密度。
(3)具有多个针孔171。该针孔171的大小不大于5μm，最好是1～2μm。
关于该针孔的结构，上述最佳值是根据确保反光效率和作为来自基底的有机平滑化膜(底膜)、荧光体层等的燃烧气体的气体排出孔的排气能力等而确定的。
(4)与上述BM膜16的开口部161对应的部分的背金膜17的铝成分的质量，为每单位面积10～50μg/cm2。即，换言之，当从前面基板2的前方观察时，显示部分的每单位面积的铝成分的质量为上述的10～50μg/cm2。
上述开口部161是与从前面基板2向前方一侧发光的窗口部分相当的区域，通过确定与该开口部161对应的背金膜17的质量，可得到所期待的光反射率、电子束透射率和导电性。当然，在例如用蒸镀等方法进行背金膜17的形成时，有时也同时蒸镀形成整个面，这时可以使膜的整个面的质量都与上述的值相同，但是只要至少与上述开口部161对应的显示部分的背金膜17的质量为上述值即可。
(5)可见光区域的总光线反射率(the total luminous reflectance)大于或等于60％。荧光体层形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)荧光体图案，谋求提高各发光波长下的亮度。
此处，总光线反射率根据JIS(Japanese Industrial Standard)K7105-1981来测量。
(6)可见光区域的400～700nm的最大光谱反射率与最小光谱反射率之差小于或等于10％。
荧光体层形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)荧光体图案，消除各发光波长的铝反射率之差，谋求白色亮度的提高。
(7)膜具有大于或等于膜厚的凹凸，Rz(十点平均粗糙度，tenpoints average height、peak to valley average)＝3～15μm。此处，十点平均粗糙度根据JIS(Japanese Industrial Standard)B 0601-1994来测量。增加与荧光体层的接触点数，能提高接合力。
根据本实施例1的结构，可以提高电子束透射率、光反射率、导电性、接合力，并能防止铝膨胀，能得到高亮度、寿命长、且可靠性高的图像显示装置。
另外，通过使荧光体层呈点状，在接合间隔物时不会损伤荧光体层，并能防止铝剥落的发生，能得到高亮度、寿命长、且可靠性高的图像显示装置。
[实施例2]
图7示出了本发明的图像显示装置的另一个实施例，是用于说明从前面基板的前方一侧观察到的荧光面的结构的示意俯视图，对与上述各图相同的部分标以相同的符号。
在图7中，在与前面基板2上的上述显示区域6对应的部分上形成有BM膜16，该BM膜16具有帘子状的多个开口(窗口)部161，填塞该开口部161地分别覆盖有绿荧光体层15G、蓝荧光体层15B、红荧光体层15R。
在这种结构中，荧光体层15，X方向的总宽为Wx、开口部的X方向的宽度为Ww、长度为上述显示区域6的Y方向的总宽(高)，另外，BM膜16，其X方向的总宽为Wb、Y方向形成为上述显示区域6的总宽(高)。
在本实施例中，荧光体层15大致以BM膜16的开口部161为中心延伸配置到其外侧的BM膜16上。即，以Wx＞Ww的关系配置为带状。
与上述实施例1同样地，覆盖上述BM膜16、荧光体层15地在其上用例如蒸镀法形成了以铝为主要成分的背金膜(图中未示出)。
另外，在本实施例2中，背金膜当然也具有上述的实施例1的(1)～(7)的结构特征。
根据本实施例2的结构，与上述实施例1一样，可以提高电子束透射率、反射率、导电性、接合力，并能防止铝膨胀，能得到高亮度、寿命长、且可靠性高的图像显示装置。
另外，通过使荧光体呈带状，可使荧光面易于形成，能谋求成品率的提高，还能实现进一步大型化。
[实施例3]
图8是用于说明本发明的图像显示装置的制造方法的工序图，对与上述图1A至图7相同的部分标以相同的参考符号。在图8中，前面基板2的结构为，在基板用玻璃上具有由BM膜16、荧光体图案15和背金(阳极)17构成的荧光面。在这种结构的前面基板2上，分别按预定的图案涂敷形成将非晶质玻璃料和预定的粘合剂混合后的密封构件5、用于固定间隔物12的例如将玻璃料和预定的粘合剂混合(knead)后的接合构件13，作为前面基板准组装体FTA。
这里，上述密封构件5也可以不在基板上形成而是全部设在支撑体3一侧。将该前面基板准组装体FTA在能使上述粘合剂消失的温度即大约150℃下进行预烧制后，用夹具(图中未示出)等对接合构件13和间隔物12等进行定位，在大气中例如在450℃下加热10分钟，将上述间隔物的一个端面通过接合构件13固定在前面基板2上，形成前面基板组装体FPA。
另一方面，在背面基板1一侧，首先，形成沿一个方向例如Y方向延伸并在与上述一个方向交叉的另一个方向例如X方向并列设置的多条图像信号布线8、和沿上述另一个方向例如X方向延伸并在与上述另一个方向交叉的上述一个方向例如Y方向并列设置的多条扫描信号布线9、以及电子源10等，然后，分别按预定的图案涂敷形成与预定的粘合剂混合后的上述接合构件13和密封构件5，成为背面基板准组装体BTA。
此处，上述接合构件13，也可以在上述背面基板1一例和前面基板2一侧使用特性不同的构件。将该背面基板准组装体BTA在能使上述粘合剂消失的温度即大约150℃下进行预烧制后形成背面基板组装体BPA。
另一方面，在支撑体3的上下两端面上分别涂敷上述密封构件5，在能使上述粘合剂消失的温度即大约150℃下进行预烧制，作为支撑体组装体SPA。
然后，使将间隔物12的一个端面固定在前面基板2上而形成的前面基板组装体FPA、背面基板组装体BPA和支撑体组装体SPA在Z方向上重合，作为面板准组装体PSA，一边沿Z方向对其加压一边在例如430℃下加热10分钟，用密封构件5将两基板1、2和支撑体3气密密封起来。在该气密密封的同时将上述间隔物12的另一个端面通过接合构件13固定在背面基板1上。
接着，通过排气管4对由两基板1、2和支撑体3所围成的作为显示区域6的空间进行排气烘烤(baking)。该排气烘烤，例如将面板准组装体PSA配置在真空炉内，在最高温度低于上述接合部的软化温度的例如380℃下进行几个小时。另外，在没有排气管的形式中，上述排气烘烤工序也可以与上述气密密封同时进行。
然后，在具有排气管的结构中，在排气结束后，将排气管拆离，再经过预定的老化(aging)等处理来制造图像显示装置。
以下，详细说明在这种图像显示装置的制造中，上述荧光面的形成方法的一个例子。在前面基板用玻璃上依次形成黑矩阵(BM)16、三色荧光体层15、有机平滑膜(底膜)、背金膜17。从BM膜到有机平滑膜用众所周知的方法形成。
在实施例中，说明屏幕对角线17型(屏幕对角线为17英寸)玻璃基板，但对于其它尺寸也是一样。首先，在基板玻璃上用溅射法将氧化铬和金属铬分别以50nm和200nm的厚度形成2层膜，然后通过光刻工序进行BM16的图案形成，形成具有开口部161的BM膜16。
接着，用由平均粒径6μm的绿荧光体、纤维素类树脂和乙酸2-(2-正丁氧基乙氧基)乙酯构成的绿荧光体糊剂(paste)以丝网印刷法进行绿荧光体层15G的图案形成。同样地形成蓝荧光体层15B和红荧光体层15R的图案。然后，在荧光体层上印刷由丙烯/纤维素树脂和高沸点溶剂构成的墨(ink)，形成图案，干燥后形成有机平滑膜(底膜)。此时的底膜的表面粗糙度Rz为10μm。
背金17，用铝靶和氩放电气体以DC磁控管溅射方式形成。通过在平坦的玻璃基板上以5/s的层叠速度进行200秒的层叠，设定了膜厚100nm的条件。在该条件下在上述表面粗糙度Rz为10μm的底膜上溅射成膜后，得到了铝膜厚度为70nm、每单位面积的铝质量为25μg/cm2、膜密度为2.5g/cm3的背金膜17。膜厚用FE(Field Emission)-SEM(Scanning Electron Microscope)(日立制S-5000)测量，每单位面积的质量是在将背金膜剥离后溶解在盐酸内，用ICP光谱法(inductively coupled plasma spectrometry)测得的，膜密度根据膜厚和每单位面积的质量计算求得。这里，之所以使铝膜厚度比条件设定时的平滑基板薄，是因为表面凹凸使表面积增加的缘故。
图9表示底膜完成后的荧光体层的表面粗糙度Rz和表面积比的关系，当在平坦的基板上进行条件设定时，必须考虑基底的表面粗糙度。另外，铝膜的总光线反射率，用(日立制光谱测量仪U-3300；积分球的内壁为硫酸钡；基准为氧化铝)测量的结果是呈现出90％的高反射特性。
通过面板烘烤将荧光膜中的有机物和底膜烧掉，在铝膜表面形成了5nm的氧化层。该氧化层经过密封、排气进一步加厚，排气后拆开，并用SIMS(Secondary Ion Mass spectrometry)进行分析，结果表明，表面氧化层的厚度达到了10nm。另外，铝膜的总光线反射率(the totalluminous reflectance)(包括正反射和漫反射)为85％。
在阳极施加电压7kV下使具有这种结构的荧光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型电子源的图像显示装置动作时的亮度，为无背金的图像显示装置的140％，亮度显著提高。
[实施例4]
与实施例3同样地形成完底膜后，以15/s的溅射层叠速度进行65秒的层叠，得到了膜厚为70nm、每单位面积的铝质量为20μg/cm2、膜密度为2.0g/cm3的背金膜17。这样，膜密度可以由层叠速度和时间控制，当减小层叠速度时，可以形成致密的铝膜，增大速度时，形成疏松的膜。另外，根据放电气体压力或基板温度也可以控制膜密度。
致密的膜为反射率高的铝膜，但面板烘烤后，铝膜有易膨胀的倾向。与此相对，疏松的膜不容易发生铝膨胀。上述铝膜的表面粗糙度Rz为10μm，总光线反射率为80％。在阳极施加电压7kV下使具有这种结构的荧光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型电子源的图像显示装置动作时的亮度，为无背金的图像显示装置的125％，亮度显著提高。另外，面板烘烤后的总光线反射率为75％。
[实施例5]
与实施例3同样地进行到底膜印刷，当提高干燥速度时能得到平滑的膜。另外，还可以通过形成胶棉(collodion)膜这样的覆膜来形成更平滑的膜。但是，当表面粗糙度Rz不大于3μm时，将使背金与荧光体层的接合点减少，接合力降低。由此，当对面板施加高电压时，背金膜将立刻从荧光体层剥落。因此，底膜的表面粗糙度Rz、即背金膜的表面粗糙度Rz必须不小于3μm。
表面粗糙度Rz的上限，受背金的反射率的限制，当超过15μm时反射率显著降低，因此不大于15μm是实用的。
[实施例6]
与实施例3同样地形成了BM图案后，用在CRT中有实际效果的浆料(slurry)法形成荧光膜。即、将含有聚乙烯醇和重铬酸钠的绿荧光体浆料涂敷在BM基板上，经干燥、曝光、显影，形成绿荧光膜图案。同样地形成蓝荧光膜和红荧光膜的图案。然后，涂敷以丙烯树脂为主要成分的乳液(emulsion)，干燥后形成底膜。
背金是通过蒸镀铝而形成的。通过以10/s的层叠速度进行100秒的蒸镀，得到了膜厚为70nm、每单位面积的铝质量为23μg/cm2、膜密度为2.3g/cm3的铝膜。该荧光膜上的铝膜表面粗糙度Rz为9μm，呈现出总光线反射率为86％的高反射特性。
表面粗糙度Rz虽然比实施例3的小，但反射率低，其原因在于：在乳液成膜方式下，铝膜中的大小为1～2μm的针孔的分布密度高。通过面板烘烤，铝膜的总光线反射率为82％。另外，如图6所示，存在于荧光膜中的有机物因微细的针孔171的存在而易于燃烧，燃烧气体也通过该针孔排出，因此不会发生铝膨胀。
在阳极施加电压7kV下使具有这种结构的荧光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型电子源的图像显示装置动作时的亮度，为无背金的图像显示装置的135％，亮度显著提高。
[实施例7]
与实施例4同样地形成了有机平滑膜后，在铝蒸镀时，使一个开口率为25％的不锈钢制的网介于蒸镀源和基板之间，通过以5/s的层叠速度进行200秒的蒸镀，得到了膜厚为100nm、膜密度为1.6g/cm3的疏松的铝膜。通过调整不锈钢制的网的开口率，可以控制膜密度。上述铝膜的表面粗糙度Rz为9μm，总光线反射率为78％。另外，面板烘烤后的总光线反射率为73％。
另外，该铝膜的光谱反射率，在400nm时为65％、700nm时为74％，其差值为9％，由于蓝荧光体的发光区域的反射率低，所以，在阳极施加电压7kV下使具有这种结构的荧光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型电子源的图像显示装置动作时的亮度，为无背金的图像显示装置的120％。当膜密度比这更疏松时，短波长的反射率进一步降低，有可能得不到背金本来的提高亮度的效果。
[实施例8]
与实施例3同样地形成前面基板，进行到图8所示的排气工序，最后，为将面板内保持为高真空而散布了钡类的吸气剂。通过在散布时使微量的钡附着在背金面上，能使得在面板的整个面上具有气体吸附作用。
通过平均2μg/cm2以下的微量附着，2万小时后的面板亮度，与无微量附着的情况相比，能保持高出10％以上的高亮度。
图10至图13是用于说明本发明的图像显示装置的图，在包括上述实施例的本发明的荧光面的形成方法中，在使用铝并使膜密度为2.4g/cm3、即块状态的密度(2.7g/cm3)的90％的条件下，基于膜厚分别示出了电子束透射率(图10)、光反射率(图11)、亮度比率(图12)、膜密度和光反射率(图13)。
首先，图10以阳极施加电压为参数，是将在这种图像显示装置中使用的施加电压3kV～30kV分为8级施加并进行测量而得到的。从图10可以看出，当阳极施加电压为3kV、膜厚超过200nm时，无电子束透过，不能进行显示，无法作为显示装置。阳极施加电压为3kV，是这种FPD的使用范围，如考虑电子束的透过，膜厚优选为不大于200nm。另一方面，在上述阳极施加电压为3kV、膜厚为50nm时，能确保电子束透射率为50％左右。
接着，在图11中，曲线111表示如上述图6所示的在荧光体层15上具有背金17的结构的光反射率，曲线112表示在无荧光体层的基板玻璃上直接形成背金的结构的光反射率。
从图11可以看出，在不具有荧光体层的结构中，如曲线112所示，在背金膜的厚度为20nm左右时就超过了这种图像显示装置所要求的最低限度的光反射率60％。而在本发明的图像显示装置这样的具有荧光体层的结构中，将受到荧光体层的影响也作为一个因素来考虑，则光反射率至少超过60％的膜厚要不低于50nm，优选膜厚不低于50nm。
其次，图12表示具有背金膜的电子束遮断特性，示出了与不具有背金膜的结构相比由背金的膜厚造成的亮度降低、即由电子束遮断造成的亮度降低。从图12可以看出，提高亮度，必须提高阳极施加电压、或减小背金膜的厚度，在以5kV～15kV左右的低电压驱动为特征的图像显示装置中，通过使膜厚为50nm～200nm，能更有效地获得由背金膜带来的提高亮度的效果。
接下来，图13示出了在上述的荧光面的形成方法中使用了铝背金的膜密度和光反射率的关系。在图13中的膜密度和光反射率的关系中，在膜密度为1.6g/cm3处，光反射率开始下降，当不足该值时反射率急剧下降。
另一方面，当超过2.6g/cm3时为致密的膜，没有针孔产生，因而在荧光面制造工序的热处理中产生的燃烧气体不能排出，将发生铝膨胀，这将成为铝破裂、剥落等的原因，使荧光面产生缺陷。因此，膜密度为1.6～2.6g/cm3是实用范围，如果为1.8～2.4g/cm3，则光反射率的变化很小，因而是更理想的。这里，在上述的实施例中说明了MIM型阴极结构的图像显示装置，但不言而喻并不限于此，可以利用各种阴极结构。

Claims (16)

1.一种图像显示装置，包括：
前面基板，在其内面具有荧光体层和接着该荧光体层形成的以铝为主要成分的反光膜；
背面基板，在其内面具有电子源并以预定的间隔与上述前面基板相对配置；以及
支撑体，围绕显示区域地插入在上述前面基板和背面基板之间，保持上述预定的间隔；
通过密封构件将该支撑体的端面与上述前面基板和背面基板分别气密密封起来，
该图像显示装置的特征在于：
上述反光膜的膜厚为50nm～200nm，且平均膜密度为1.6g/cm3～2.6g/cm3。
2.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述背面基板，具有：
多条扫描信号布线，在一个方向延伸并在与该一个方向正交的另一个方向并列设置，在上述另一个方向被依次施加扫描信号；
多条图像信号布线，在上述另一个方向延伸并与上述扫描信号布线交叉地在上述一个方向并列设置；
电子源，设置在上述扫描信号布线和上述图像信号布线的各交叉部附近；以及
连接电极，将该电子源与上述扫描信号布线连接起来。
3.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜的平均膜密度为1.8g/cm3～2.4g/cm3。
4.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜以铝为主要成分，还含有钕、锰、硅的任意1种或1种以上。
5.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜，在其表面一侧具有钝化膜(passive-state film)层。
6.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜，其显示部分的上述铝成分的每单位面积的质量为10～50μg/cm2。
7.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜具有针孔。
8.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜具有针孔，该针孔的尺寸为直径小于或等于5μm。
9.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜具有针孔，该针孔的尺寸为1μm～2μm。
10.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜的总光线反射率(the total luminous reflectance)大于或等于60％。
11.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜的在可见光区域的400nm～700nm的最大光谱反射率与最小光谱反射率之差小于或等于10％。
12.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜具有大于或等于其膜厚的凹凸。
13.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜，其十点平均粗糙度(ten points average height，peak tovalley average)Rz＝3μm～15μm。
14.根据权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于：
上述反光膜，在上述钝化膜(passive-state film)的表面具有钡、镁、铁、镍、钛中的任意1种或1种以上。
15.一种图像显示装置，包括：
前面基板，在其内面具有：有多个开口部的BM膜、填塞上述开口部地延伸配置到上述BM膜上的荧光体层、以及覆盖该荧光体层和上述BM膜的以铝为主要成分的反光膜；
背面基板，在其内面具有电子源并以预定的间隔与上述前面基板相对配置；
多个间隔保持构件，配置在上述前面基板和背面基板之间的显示区域内；以及
支撑体，围绕上述显示区域地插入在上述前面基板和背面基板之间，保持上述预定的间隔，
通过密封构件将该支撑体的端面与上述前面基板和背面基板分别气密密封起来，
该图像显示装置的特征在于：
上述反光膜具有50nm～200nm的膜厚，并且，平均膜密度为1.6～2.6g/cm3，且在上述反光膜的表面一侧具有钝化膜(passive-state film)层。
16.根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
对上述反光膜施加的阳极施加电压为5kV～15kV。
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