CN1809908A

CN1809908A - 图像显示装置

Info

Publication number: CN1809908A
Application number: CNA2004800170187A
Authority: CN
Inventors: 原口雄次; 常味政贵; 伊吹裕昭; 村田弘贵
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-07-26
Also published as: TWI248102B; WO2004114351A1; JP2005011700A; KR100742096B1; EP1635372A1; KR20060018269A; US20060091781A1; TW200509168A

Abstract

一种图像显示装置的前基板包括：磷光屏(6)；叠在磷光屏上并具有多个彼此隔开的分割区域(7a)的金属背面层；将电压施加到金属背面层的共用电极(24)；连接共用电极和金属背面层的多个分割区域的多个连接电阻(30)；与前基板相对的后基板(1)，后基板具有多个向磷光屏发射电子的电子发射器件，共用电极由薄膜电阻高于连接电阻的镀层条(32)覆盖。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种图像显示装置，更具体地涉及一种使用电子发射器件的平面图像显示装置。

背景技术

近年来，已开发出多种平面图像显示装置作为下一代图像显示装置，其中大量电子发射器件被并排排列和朝向磷光显示屏。尽管有多种类型的电子发射器件，但它们都基本上使用场发射。使用这些电子发射器件的显示装置一般被称为场发射显示器(FEDs)。在这些FEDs中，使用表面电导电子发射器件的显示装置也称为表面电导电子发射显示器(SED)。然而，在说明书中，术语“FED”用作包括SED在内的装置的通称。

一般来说，FED包括横跨预设间隙而彼此对向的前基板和后基板。这些基板各自的周缘部分通过矩形框形状的侧壁彼此接合，由此构成真空包封。真空包封的内部被保持以高真空，由此真空度大约为10^-4Pa或更低。为了支承作用在后基板和前基板上的大气负载，多个支承件被定位在这些基板之间。

包括红、蓝和绿磷光层的磷光屏形成在前基板的内表面上，大量发射出电子以激励磷光体发出荧光的电子发射器件设置在后基板的内表面上。另外，大量扫描线和信号线以矩阵形式形成被连接于电子发射器件。阳极电压施加到磷光屏，从电子发射器件发射出的电子束阳极电压加速并冲击磷光屏，在那上面磷光发光并显示图像。

在这种类型的FED中，可将前基板和后基板之间的间隙设置为几毫米或更小。因此，比较于用于现有TV或计算机显示屏的阴极射线管(CRT)，FED可获得较轻的重量和较小的厚度。

为了获得以此方式形成的FED的实践显示特性，有必要使用与传统阴极射线管相似的荧光体并使用通过在磷光屏上形成被称为金属背部的薄铝层的磷光屏。在这种情况下，施加于磷光屏的阳极电压应设置成至少几千伏，较为有利地是10kV或更多。

有鉴于分辨率和支承件的特性等，前基板和后基板之间的间隙不能做得非常宽并应设置成大约1-2mm。因此，在这种FED中，不可避免地将在前基板和后基板之间的狭窄间隙中形成强电场，由此在基板之间的放电(介质击穿)会引起问题。

如果产生放电，电子发射器件、磷光屏或驱动电路可能会被切断或劣化。这些故障被总括地称为放电损坏。导致这些故障的放电是不允许出现在产品中的。因此，为了将FED投入实际使用，必需将其配置成可在长时间内防止因为放电产生的损坏。然而，在长时间内很好地抑制放电是非常困难的。

另一方面，据信可采取一种措施以抑制放电规模，从而使电子发射器件、磷光屏和驱动电路上的放电所产生的影响(如果有的话)可被忽略，而不是防止放电的发生。例如在申请人为KOKAI第10-326583号日本专利中公开了与这种理念相关的技术。在这种技术中，金属背面被分割并通过电阻器连接于磷光屏外的共用电极。

尽管根据这种技术，使用分割的金属背面已产生一种效果以抑制磷光屏上放电的放电规模，然而，这对产生于磷光屏外的放电没有效果。特别是，如果发生包括共用电极的放电，连接电阻被并联。因此，会发生积蓄在整个磷光屏上的大量电荷流入放电点的现象，另外放电电流可能会增加到几十安培或更多。尽管没有电子源形成在这个区域上，但存在连接于电子源的线路。因此，如果发生放电，线路电压会增加，由此不可避免地会发生因为过电压而损坏电子源或驱动IC的现象。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种图像显示装置，其中在磷光屏外部区域中所产生的放电可被很好地抑制以避免放电损坏。本发明的另一目的是提供一种图像显示装置，它能够增加阳极电压或减小前基板和后基板之间的间隙并能具有改善的性能，例如亮度、寿命、分辨等。

为了实现该目的，根据本发明一个方面的图像显示装置包括：具有磷光屏的前基板，该磷光屏包括磷光层和光屏蔽层；叠在磷光屏上并具有多个彼此隔开的分割区域的金属背面层；将电压施加到金属背面层的共用电极；连接共用电极和金属背面层的多个分割区域的连接电阻；以及具有高于连接电阻的薄膜电阻的薄膜电阻并覆盖共用电极的镀层；以及后基板，它朝向前基板并具有多个向磷光屏发射电子的电子发射器件。

根据本发明另一方面，这里提供一种图像显示装置，包括：具有磷光屏的前基板，该磷光屏包括磷光层和光屏蔽层；叠在磷光屏上并具有多个彼此隔开的分割区域的金属背面层；将电压施加到金属背面层的共用电极；连接共用电极和金属背面层的多个分割区域的连接电阻；后基板，它对向前基板并具有多个向磷光屏发射电子的电子发射器件；多根连接于电子发射器件的线；以及覆盖这些线中的位于朝向共用电极区域中的那些线并具有1E7Ω/□或更多薄膜电阻的镀层。

附图说明

图1是表示根据本发明一个实施例的FED的立体图；

图2是沿图1的线II-II剖切的FED的截面图；

图3是表示FED前基板的磷光屏和金属背面层的平面图；

图4是沿图3的线IV-IV剖切的前基板的截面图；

图5是沿图1的线V-V剖切的FED的截面图；

图6是表示根据本发明第二实施例的FED前基板的磷光屏和金属背面层的平面图；

图7是表示根据本发明第二实施例的FED的截面图；

图8是表示根据本发明第三实施例的FED的截面图；以及

图9是表示根据本发明又一实施例的FED的前基板的平面图。

具体实施方式

下面将结合附图详细阐述应用于本发明的FED的一个实施例。

如图1和图2所示，该FED包括前基板2和后基板1，这些基板由矩形玻璃板形成并彼此对向，它们之间具有1-2mm的间隙。前基板2和后基板1各自的周缘部分通过以矩形框形的侧壁3彼此结合，由此形成一个平坦的、矩形的真空包封4，其内表面保持在10^-4Pa或更低的高真空之下。

磷光屏6形成在前基板2的内表面上。如后面将提到的，磷光屏6具有分别发出红、绿和蓝光的磷光层以及矩阵结构的光屏蔽层。用作阳极层的金属背面层7形成在磷光屏6上。在显示器工作期间，给定的阳极电压施加到金属背面层7上。

大量电子发射器件8设置在后基板1的内表面上，电子发射器件8发出激励磷光层的电子束。这些电子发射器件8设置成对应于单个像素的多列和多行。电子发射器件8由设置成矩阵的线21驱动。

大量盘形或柱形支承件10被定位在后基板1和前基板2之间。它们用来抵消作用在这些基板上的大气压力。

阳极电压通过金属背面层7施加于磷光屏6，从电子发射器件8发射出的电子束由阳极电压加速并冲击磷光屏6。于是，相应磷光层发光并显示图像。

随后将对上述FED的磷光屏6和金属背面层7进行详细说明。尽管在本发明中使用术语“金属背面层”，但该层并不局限于金属，而是可使用多种材料。然而在本发明中，为方便起见而采用术语“金属背面层”。

如图3-图5所示，设置在前基板2内表面上的磷光屏6具有光屏蔽层22。光屏蔽层22具有：大量条状部分22a，这些条状部分22a彼此与它们之间预设的间隙平行设置；以及沿磷光屏6的周缘延伸的矩形框部分22b。磷光屏6具有分别发出红、蓝和绿光的大量条形磷光层23。这些磷光层23被分别形成在光屏蔽层22的条状部分22a之间。

磷光屏6上的金属背面层7被形成为割裂的金属背面层。具体地说，金属背面层7被分割成大量的分割区域7a。每个分割区域7a形成为具有与每个磷光层23对应的狭长条形状。

金属背面层7由诸如蒸汽沉积的薄膜工序形成。由于磷光屏6是粗糙的，如果将金属背面层7直接形成在磷光层6上，则无法形成镜面表面。因此大家知道有一种方法，其中在使用清漆等而进行平滑处理后进行蒸汽沉积。在另一可用方法中，用铝之类物质进行薄膜蒸汽沉积是热传导，考虑到电子束的传导性和薄膜强度，金属背面层7的厚度较为有利地在大约50nm-200nm的范围内。

在分割金属背面层7的现存方法中，在金属背面层7形成于磷光屏6中将具有隔离薄膜特性的部分事先设置到光屏蔽层22上以。这样，金属背面层在其形成时就被分割。该方法在通过蒸汽沉积方法等形成金属背面层7的场合中是有效的。在其他可用的分割方法中，在金属背面层形成于一种非隔离状态后使其处于物理压力下或使用激光的热处理会使金属背面层加以隔离。

带状共用电极24被形成在光屏蔽层22的矩形框部分22b上，高电压供给部分26形成在其一部分。通过合适的方法将高电压施加于共用电极24。

共用电极24由导电材料组成。它例如由丝网印刷Ag糊形成。金属背面层7的分割区域7a通过连接电阻30电气连接于共用电极24。这种配置抑制了可归因于磷光屏6和后基板1之间的放电的损害。然而，这种放电抑制被持续地限制在磷光屏6的区域中，并对共用电极24和后基板之间所造成的放电无效。

因此根据本发明，在共用电极和后基板1之间造成放电的情况下，共用电极24被覆以高电阻部分或绝缘条。特别地，如图3和图5所示，狭长的镀层条32设置在共用电极24上以整个覆盖共用电极24。镀层条32也被设置成部分地叠在连接电阻30上。用作为外层的镀层条32例如通过丝网印刷而形成。高电阻材料或绝缘材料被用于镀层条32。例如，可使用低熔点玻璃或其中散布有电阻材料的低熔点玻璃。

镀层条32的薄膜电阻必需高于连接电阻30的薄膜电阻，由此电阻值设置不会受到影响。取决于总体设计的连接电阻30的薄膜电阻的范围在1E3至1E5Ω/□。因此，镀层条32由所谓高电阻镀层或绝缘薄组成。

一般都认为如果高电阻镀层或绝缘镀层被设置在阳极侧，则放电不容易发生。作为这种经验的结果，发明人就此确定用镀层可抑制放电的发生。当没有镀层时，FED放电电压的平均值为12kV。当通过将电阻材料粉末扩散到低熔点玻璃中而获得4E8Ω/□薄膜电阻的高阻薄时，高电阻镀层通过网眼印刷手段被形成为镀层条32，平均放电电压为16kV。当仅从低熔点玻璃形成绝缘镀层时，平均放电电压为17kV。根据阳极电压设置，在实践中不会发生放电。

用于实现这种效果的机构尚未被完全研制成功。然而，在FED的目标电压区中的多数放电可归因为微粒。假设它们是由于当微粒与相对面碰撞时限制电荷交换，并因此由于微粒的加速处理以开始放电受到抑制所引起的。

根据如此构成的FED，可抑制包括共用电极24的大规模放电的产生，由此在线路间产生的放电损坏现象被防止。

下面是对根据本发明第二实施例的FED的说明。尽管结合上述第一实施例仅提到共用电极，如果放电发生于连接电阻30中，也可能产生不允许的放电规模。

根据第二实施例，如图6和图7所示，镀层条32被整个地覆盖在共用电极24上和连接电阻30。镀层条32也被设置成部分地覆盖前基板2和金属背面层7。镀层条32通过例如丝网印刷方法而形成。通过这种配置，在磷光屏6外的区域中也整个地抑制放电的产生，并且能实现比第一实施例的更安全的对抗放电的措施。

在第二实施例中，真空包封等的基本配置与前述第一实施例的配置相同，由此相同标号被用来表示相同的部分，对这些部分的说明被省去。

下面是根据本发明第三实施例的FED的说明。如图8所示，在第三实施例中，绝缘镀层也被设置在后基板1的一侧。具体地说，后基板侧镀层条33覆盖位于朝向共用电极24和连接电阻30的线路21。实验结果已确定上述配置能够更容易地减少放电的发生。当镀层条仅设置在前基板的一侧时，平均放电电压为16kV。另一方面，当绝缘镀层还形成在后基板1上时，平均放电电压为20kV或更多。尽管这种机构的细节还无从得知，已推定它可归因于下列事实：即微粒的电荷交换被额外地抑制或者后基板侧的放电源被覆盖。

形成的镀层条33被形成为具有5-15mm的宽度。由于在线路21之间的泄漏电流必须足够低，较为有利的是将镀层条33的薄膜电阻调整至1E7Ω/□或更多。在实践中，较为有利的是镀层条33必须与线21的内层绝缘镀层同时形成。在这种情况下，镀层条33的薄膜电阻是足够的。

可通过至少在后基板1的侧面的朝向共用电极24的位置上提供镀层条33，从而实现用于对抗放电的更好的方法。因此可使阳极电压更高，而前基板和后基板之间的间隙可变窄，由此可提高诸如亮度、寿命、分辨率等特性。

即使当镀层条仅被设置在后基板侧以覆盖朝向磷光层外区域的区域时，也能察觉放电电压抑制效果。因此，在磷光屏6外侧区域中的绝缘镀层被设置以下列三种形式中的任何一种：仅设置在前基板侧，仅设置在后基板侧或设置在各侧。

可设置覆盖多个区域。即使前基板和后基板上的覆盖区域不同，也能期待一种效果。例如，可覆盖前基板的共用电极部分和连接电阻。在这种情况下，后基板侧仅覆盖与共用电极对应的位置。如果由于多种设计限制，所要求的位置未能实现，有必要只要将放电抑制效果提高到所需程度。

金属背面层7不局限于前述条形配置，它也可以是锯齿形图案，如图9所示，这是通过将狭长的带状导体薄膜折叠成风箱形状而获得的。在本发明中，分割的金属背面层设置成包括具有这种锯齿形图案等的图案化的金属背面层。锯齿形图案中的金属背面层7具有大量以狭长条形状出现的分割区域7a，它们以给定间隙设置并彼此平行地延伸；另外还有多个弯折区域7c，在那里相邻的分割区域的端部彼此结合。

在磷光屏6上，分隔区域7a和用作高电阻区的弯折区域7c被设置成叠在磷光层R、G、B上。叠在光屏蔽层22上的金属背面层7这些区域形成间隙，通过间隙使光屏蔽层22的大部分暴露在外。与一端侧结合的分隔区域7e和弯折区域7c的一端通过连接电阻30电气连接于共用电极24。共用电极24和连接电阻30由镀层条32覆盖。

根据本发明，在磷光屏区域和磷光屏外的区域内所产生放电均能得以抑制，由此可实现一种抑制放电损害的有效的措施。因此，可增加阳极电压，并使前基板和后基板之间的间隙变窄，由此可改善显示装置的特性，例如亮度、寿命、分辨率等。

Claims

1.一种图像显示装置，包括：

具有磷光屏的前基板，所述磷光屏包括磷光层和光屏蔽层；叠在磷光屏上并具有多个彼此隔开的分割区域的金属背面层；将电压施加到金属背面层的共用电极；连接共用电极和金属背面层的多个分割区域的连接电阻；以及具有高于连接电阻的薄膜电阻的薄膜电阻并覆盖共用电极的镀层；以及

后基板，所述后基板朝向前基板并具有多个向磷光屏发射电子的电子发射器件。

2.如权利要求1所述图像显示装置，其特征在于，所述前基板的镀层覆盖共用电极和连接电阻。

3.如权利要求1或2所述图像显示装置，其特征在于，包括：设置在后基板上并驱动电子发射器件的多根线；以及覆盖这些位于朝向共用电极区域中的那些线的镀层，其中所述覆盖线的镀层具有1E7Ω/□或更多电阻。

4.如权利要求3所述图像显示装置，其特征在于，所述后基板的镀层覆盖那些处于背向共用电极和连接电阻区域的位置中的那些线。

5.如权利要求1或2所述图像显示装置，其特征在于，金属背面层的多个分割区域的每个被形成为狭长的条形状并在其间具有间隙，每个分割区域的一端通过各相应连接电阻而连接于共用电极。

6.一种图像显示装置，包括：

具有磷光屏的前基板，所述磷光屏包括磷光层和光屏蔽层；叠在磷光屏上并具有多个彼此隔开的分割区域的金属背面层；将电压施加到金属背面层的共用电极；连接共用电极和金属背面层的多个分割区域的连接电阻；

后基板，所述后基板朝向前基板并具有多个向磷光屏发射电子的电子发射器件；多根连接于电子发射器件的线；以及覆盖这些线中的位于朝向共用电极区域中的那些线并具有1E7Ω/□或更多电阻的镀层。

7.如权利要求6所述图像显示装置，其特征在于，所述镀层覆盖那些位于背向共用电极和连接电阻区域中的那些线。