CN1922705A - 图像显示装置及其制造方法 - Google Patents

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CN1922705A CNA2005800055978A CN200580005597A CN1922705A CN 1922705 A CN1922705 A CN 1922705A CN A2005800055978 A CNA2005800055978 A CN A2005800055978A CN 200580005597 A CN200580005597 A CN 200580005597A CN 1922705 A CN1922705 A CN 1922705A
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田畑仁
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伊藤武夫
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Abstract

该图像显示装置具备在荧光体屏幕上形成有金属敷层的面板和具有多个电子发射元件的背板，在金属敷层上以规定的布图形成有电气分隔部。该电气分隔部上形成有分别含有溶解或氧化金属(Al)的成分和如二氧化硅微粒这样的耐热性微粒、在表面具有由耐热性微粒产生的凹凸的被覆层。此外，金属敷层上，被前述被覆层分隔的吸气剂层呈膜状形成。光吸收层的至少位于金属敷层的分隔部的下层的部分较好是具有1×105～1×1012Ω/□的表面电阻。采用本发明，可以获得放电电流得到抑制、耐压特性良好的图像显示装置，而且与以往相比工序数减少。

Description

图像显示装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及场致发射显示器(FED)等图像显示装置及图像显示装置的制造方法。
背景技术
一直以来，在阴极射线管(CRT)和FED等图像显示装置中，使用在荧光体层上形成金属膜的金属敷层方式的荧光面。形成该方式的金属膜(金属敷层)的目的是将通过从电子发射源放出的电子的激发自荧光体发出的光中朝向电子发射源侧的光反射向面板侧而提高亮度，以及赋予荧光体层导电性而起到阳极电极的作用等。
而且，在FED等薄型图像显示装置中，具有荧光面(荧光体层和金属敷层)的面板和具有电子发射元件的背板之间的间隙极窄，仅1mm～数mm，因此存在面板与背板之间的电场集中部容易发生放电(真空电弧放电)的问题。
一直以来，为了提高耐压特性、以及减少发生前述的放电时的损伤，将作为导电膜的金属敷层分隔成若干块，在分隔部设置间隙。(例如，参看专利文献1)
但是，具有被分隔的金属敷层的图像显示装置中，存在不仅难以控制分隔部的电阻值，而且由于分隔部两侧的金属敷层端部呈尖锐的形状，因此电场集中于该锐角部分而发生放电的问题。
此外，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，对在图像显示区域内形成吸气剂材料层进行了研究，提出了在金属敷层上重叠形成钛(Ti)、锆(Zr)等具有导电性的吸气剂材料薄膜的结构。(例如，参看专利文献2)
而且，在这种金属敷层上具有吸气剂层的图像显示装置中，为了控制放电的发生、改善耐压特性，提出了通过设置层合结构的被覆层分隔吸气剂层的结构。(例如，参看专利文献3)
但是，专利文献3所记载的图像显示装置中，不仅被覆层的形成工序繁复，而且难以实现稳定、良好的耐压特性。
专利文献1：日本专利特开2000-311642号公报(第2-3页，图3)
专利文献2：日本专利特开平9-82245号公报(第2-4页)
专利文献3：日本专利特开2003-68237号公报(第2-3页)
发明的揭示
本发明是为了解决这些问题而完成的，其目的在于提供耐压特性大幅改善，异常放电引起的电子发射元件和荧光面的破坏、劣化得到防止，可以实现高亮度、高品位的显示的图像显示装置。
本发明的图像显示装置是具备面板和背板的图像显示装置，所述面板具有由在玻璃基板上以规定的布图形成的光吸收层和荧光体层构成的荧光体屏幕并在该荧光体屏幕上形成有金属敷层，所述背板具有形成于基板上的多个电子发射元件并与前述面板相向配置，其特征在于，前述金属敷层具有以规定的布图形成的电气分隔部的同时，该分隔部形成有分别含有溶解或氧化构成前述金属敷层的金属材料的成分和耐热性微粒、表面具有由前述耐热性微粒产生的凹凸的被覆层，而且前述金属敷层上，由前述被覆层分隔的吸气剂层呈膜状形成。
此外，本发明的图像显示装置的制造方法是具备在面板的内表面形成以规定的布图排列着光吸收层和荧光体层的荧光体屏幕的工序、在前述荧光体屏幕上形成金属膜以形成金属敷层的工序、形成包含前述面板的真空管壳的工序、在前述真空管壳内与前述荧光体屏幕相向配置电子发射源的工序的图像显示装置的制造方法，其特征在于，具有在由前述金属膜构成的金属敷层上的规定区域内形成分别含有溶解或氧化该金属膜的成分和耐热性微粒的被覆层、将形成有该被覆层的部分的前述金属膜除去或高电阻化的工序，以及自前述被覆层上蒸镀吸气剂材料、形成吸气剂层的工序。
本发明中，通过在金属敷层上形成分别含有溶解或氧化金属膜的成分和耐热性微粒的被覆层的布图，形成了的部分的金属膜被溶解·除去或高电阻化，在金属敷层上形成电气分隔部，同时在金属敷层上呈膜状形成的吸气剂层被前述含有耐热性微粒的被覆层分隔，所以放电电流受到抑制，耐压特性提高。
此外，仅通过形成单一结构的被覆层，可以得到所需的耐压特性，所以与以往相比，不仅工序数减少、制造效率大幅提高，而且可以获得特性的偏差小、具有稳定的良好特性的图像显示装置。另外，因为金属敷层上的处理次数减少，所以金属敷层所受的损伤被抑制到最低限度，防止了新的放电引发点的形成。
附图的简单说明
图1是作为本发明所述的图像显示装置的一种实施方式的FED的结构的模式化截面图。
图2是本发明的一种实施方式中面板的放大截面图。
实施发明的最佳方式
以下，对本发明优选的实施方式进行说明。本发明并不局限于以下的实施方式。
图1是作为本发明所述的图像显示装置的一种实施方式的FED的结构的模式化截面图。
该FED具备在荧光体屏幕1上形成有金属敷层且在其上具有吸气剂层(图示略)的面板3、和具有在基板4上呈矩阵状排列的电子发射元件(例如表面传导型电子发射元件)5的背板6，面板3和背板6隔着1mm～数mm的间隙、介以支持框7和间隔物(图示略)相向地配置。面板3及背板6与支持框7通过如玻璃熔料这样的接合材料(图示略)封接。并且，由面板3及背板6与支持框7形成真空管壳，内部被真空排气。此外，其结构使得在面板3和背板6之间极窄的间隙上可以外加5～15kV的高电压。图中的符号8表示玻璃基板。
面板3的结构放大示于图2。图2中，在玻璃基板8的内表面上，通过印刷法或光刻法等形成有由石墨等光吸收性物质构成、具有规定布图(例如条状)的光吸收层9，在该光吸收层9的布图间，通过使用ZnS类、Y2O3类、Y2O2S类等的荧光体溶液的涂浆法以规定的布图形成有红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的荧光体层10。而且，由这样的光吸收层9的布图和3色的荧光体层10的布图形成荧光体屏幕1。
各色荧光体层10也可以通过喷涂法或印刷法形成。在喷涂法或印刷法中，也可以根据需要同时使用采用光刻法的布图形成。
光吸收层9中，至少位于后述的金属敷层的电气分隔部的下层的部分较好是具有1×105～1×1012Ω/口的表面电阻。具有这样的表面电阻的区域上形成有金属敷层的电气分隔部的结构中，金属敷层的分隔部以前述的电阻值连接，所以耐压特性的提高效果增大。光吸收层9的表面电阻不到1×105Ω/口的情况下，由于被分隔的金属敷层之间的电阻过低，无法充分获得防止放电和抑制放电电流峰值的分隔效果。光吸收层9的表面电阻超过1×1012Ω/口的情况下，被分隔的金属敷层之间的电气连接不充分，从耐压特性来看是不理想的。
由这样的光吸收层9的布图和3色的荧光体层10的布图构成的荧光体屏幕1上形成有如Al膜这样的金属膜构成的金属敷层2。形成金属敷层2时，可以采用例如在以旋涂法形成的由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，再进行加热处理(烘烤)，分解·除去有机成分的方法(涂漆法)。
此外，也可以如下所示通过使用转印薄膜的转印法形成金属敷层2。转印薄膜具有在基膜上介于脱模剂层(根据需要使用保护膜)依次层合Al等金属膜和粘合剂层的结构。粘合剂层与荧光体屏幕接触地配置该转印薄膜，加热的同时进行挤压处理。挤压方式有冲压方式、辊压方式等。通过加热转印薄膜的同时进行挤压，粘合金属膜后剥去基膜，从而将金属膜转印到荧光体屏幕1上。转印后，通过进行加热处理(烘烤)分解·除去有机成分，形成金属敷层。
本发明的实施方式中，在这样形成的金属敷层2上以规定的布图形成有电气分隔部11。为了获得高亮度的荧光面，金属敷层2的分隔部11较好是设置在光吸收层9上。而且，分隔部11上形成有分别含有作为溶解或氧化构成金属敷层2的金属的Al的成分(以下记作金属溶解·氧化成分)和耐热性微粒的被覆层12。
其中，作为金属溶解·氧化成分，可以例举pH在5.5以下的酸性物质或pH在9以上的碱性物质。作为酸性物质，可以例举盐酸、硝酸、稀硫酸、磷酸、乙二酸、乙酸等，以水溶液的状态使用。此外，作为碱性物质，可以例举氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、碳酸钠等，制成水溶液使用。形成于分隔部11的被覆层12不仅可以直接含有这些物质，也包括通过加热生成这些物质的情况。
作为耐热性微粒，只要是具有绝缘性、且能耐受封接工序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，耐热性微粒的平均粒径较好为5nm～30μm，更好是在10nm～10μm的范围内。耐热性微粒的平均粒径不到5nm时，被覆层12表面几乎不形成凹凸。其结果，如后所述在金属敷层2上形成吸气剂材料的蒸镀膜的情况下，在被覆层12上也形成吸气剂膜，因此难以在吸气剂层上形成分隔部。此外，耐热性微粒的平均粒径超过30μm的情况下，被覆层12本身无法形成。
作为形成被覆层12的方法，有将分别含有金属溶解·氧化成分和耐热性微粒的液体通过喷墨方式或使用具有开口布图的掩模的喷涂方式涂布的方法。此外，可以在该液体中添加粘合树脂、溶剂等制成糊料状，将其进行丝网印刷。
在这里，形成含有金属溶解·氧化成分和耐热性微粒的被覆层12的区域为金属敷层2的分隔部11，位于光吸收层9的上方，所以具有耐热性微粒的电子射线吸收引起的亮度下降少的优点。而且，该被覆层12的布图宽度在50μm以上、较好是在150μm以上，并且较好是在光吸收层9的宽度以下。被覆层12的布图宽度不到50μm时，分隔吸气剂膜的效果无法充分获得，而在布图宽度超过光吸收层9的宽度的情况下，被覆层12使荧光面的发光效率下降，因此是不理想的。
通过将含有金属溶解·氧化成分和耐热性微粒的液体或糊料涂布在金属敷层2上的规定区域(例如光吸收层9的上方)，进行加热处理，由液体或糊料所含的金属溶解·氧化成分将金属敷层2的金属膜溶解或高电阻化，进行电气分隔，同时在该分隔部11形成来源于前述液体或糊料的涂布层的被覆层12。该被覆层12中作为主要成分含有耐热性微粒，所以在被覆层12的表面形成相当于该耐热性微粒直径的微细凹凸。
另外，在本发明的实施方式中，在这样含有耐热性微粒、在表面具有凹凸的被覆层12上进行吸气剂材料的蒸镀等。而且，仅在未形成被覆层12的区域于膜上形成吸气剂材料的蒸镀层，结果在被覆层12上形成具有与被覆层12的布图反转的布图的膜状吸气剂层13。由此，形成被含有耐热性微粒的被覆层12的布图分隔的膜状吸气剂层13。
作为吸气剂材料，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。此外，通过蒸镀吸气剂材料形成吸气剂层13后，为了防止吸气剂材料的劣化，始终使吸气剂层13保持在真空气氛中。因此，较好是在金属敷层2上形成含有耐热性微粒等的被覆层12的布图后，通过安装真空管壳，将荧光体屏幕1配置于真空管壳内，在真空管壳内进行吸气剂材料的蒸镀工序。
此外，位于分隔部11的下层的光吸收层9的表面电阻值被控制在规定的值，被分隔的金属敷层2以该电阻值电气连接，所以耐压特性进一步提高。
另外，仅通过形成单一结构的被覆层12，可以得到所需的耐压特性，所以与以往相比，不仅工序数减少、制造效率大幅提高，而且可以获得特性的偏差小、具有稳定的良好特性的图像显示装置。此外，因为金属敷层2上的处理次数减少，金属敷层2所受的损伤被抑制到最低限度，所以可以防止新的放电引发点的形成，并保持良好的耐压特性。
此外，实施方式的FED中，金属敷层2的分隔部11限定于对应光吸收层9的区域，在该区域形成含有耐热性微粒等的被覆层12，所以金属敷层2的反射效果几乎没有减弱，而且不会产生被覆层12的形成引起的发光效率下降，并获得高亮度的显示。
实施例
以下，对将本发明用于FED的具体实施例进行说明。
实施例1
在玻璃基板上丝网印刷具有以下组成的石墨糊料后，在450℃下加热烧结30分钟，分解·除去有机成分，形成条状的光吸收层。测定了该光吸收层的表面电阻值，结果为1×107Ω/口。接着，通过涂浆法形成红(R)、绿(G)、蓝(B)3色的荧光体层，形成在光吸收层之间条状的3色的荧光体层分别相邻地排列的荧光体屏幕。
[石墨糊料的组成]
石墨粒子                  …………30wt％
树脂(乙基纤维素)          …………7wt％
溶剂(丁基卡必醇乙酸酯)    …………63wt％
接着，在该荧光体屏幕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以脱膜剂层层合Al膜、再在其上涂布·形成粘合剂层而得到的Al转印薄膜，使粘合剂层与荧光体屏幕接触地进行配置，在其上通过加热辊进行加热·加压，使它们粘合。接着，剥离基膜，将Al膜粘合到荧光体屏幕上后，对Al膜分别进行加压处理和烘烤处理。由此，得到在荧光体屏幕上转印·形成有金属敷层的基板A。
接着，将该基板A的温度保持在50℃，将具有以下组成的含有酸和二氧化硅的糊料(以下记作酸·二氧化硅糊料)丝网印刷到Al膜上对应光吸收层的位置上后，在450℃下进行加热处理(烘烤)30分钟。
[酸·二氧化硅糊料的组成]
乙酸水溶液(pH5.5以下)       …………30wt％
二氧化硅微粒(粒径3.0μm)    …………20wt％
树脂(乙基纤维素)          …………4wt％
溶剂(丁基卡必醇乙酸酯)    …………46wt％
通过涂布酸·二氧化硅糊料和其后的烘烤，糊料涂布部位的Al膜溶解，在由Al膜构成的金属敷层上形成条状的分隔部，同时被覆该分隔部地形成含有二氧化硅微粒作为主要成分的被覆层。
接着，将这样得到的基板B(在金属敷层的分隔部形成有含二氧化硅微粒的被覆层的基板)用作面板，通过常规方法制作FED。首先，将在基板上以矩阵状形成有多个表面传导型电子发射元件的电子发射源固定在背面玻璃基板上，制成背板。接着，将该背板与前述面板(基板B)介以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，真空排气后，向面板的内表面蒸镀Ba，在含有二氧化硅微粒作为主要成分的被覆层上蒸镀Ba。
其结果，作为吸气剂材料的Ba堆积在含有二氧化硅微粒作为主要成分的被覆层上，但没有形成同样的膜，而在金属敷层上没有形成被覆层的区域形成均一的Ba蒸镀膜。从而，形成由含有二氧化硅微粒作为主要成分的被覆层分隔的膜状Ba吸气剂层。然后，进行封固等必要的处理，从而完成FED。
实施例2
通过使用含有黑色颜料的糊料代替石墨粒子，在玻璃基板上形成具有1×1014Ω/口的表面电阻值的光吸收层。除此之外，与实施例1同样地操作，制作面板，完成FED。
此外，作为比较例，如下所示地制作面板，使用该面板，与实施例1同样地操作，完成FED。即，与实施例2同样地，使用黑色颜料糊料在玻璃基板上形成光吸收层(表面电阻值1×1014Ω/口)后，在荧光体屏幕上形成金属敷层。接着，在Al膜上对应光吸收层的位置上通过丝网印刷涂布由乙酸水溶液(pH5.5以下)和树脂(乙基纤维素)及溶剂(丁基卡必醇乙酸酯)构成的酸糊料后，在450℃烘烤30分钟，形成分隔部。
然后，在金属敷层的分隔部上，丝网印刷以下所示组成的石墨糊料。接着，在450℃下加热烧结30分钟，分解·除去有机成分，形成被覆下层。测定了该被覆下层的表面电阻值，结果为1×107Ω/口。
[石墨糊料的组成]
石墨粒子            …………30wt％
树脂(乙基纤维素)    …………7wt％
溶剂(丁基卡必醇乙酸酯)    …………63wt％
接着，在该被覆下层上，丝网印刷以下所示组成的二氧化硅糊料，在450℃下烘烤30分钟。由此，得到在高电阻的被覆下层上层合形成有二氧化硅粒子层的基板。接着，将该基板作为面板，与实施例1同样地操作，完成FED。
[二氧化硅糊料的组成]
二氧化硅粒子(粒径3.0μm)           …………20wt％
低熔点玻璃粒子(SiO2·B2O3·PbO)…………20wt％
树脂(乙基纤维素)                   …………6wt％
溶剂(丁基卡必醇乙酸酯)             …………54wt％
通过常规方法，对这样分别在实施例1、2和比较例中得到的FED的放电电压和放电电流进行测定。此外，以同样的规格分别制作10个实施例1、2和比较例的FED，测定·评价放电电流的偏差。测定结果示于表1。
[表1]
  实施例1   实施例2   比较例
  初次放电电压(kV)   11   10   6
  耐压特性(kV)   14   12   12
  放电电流(A)   2～3   10～11   2～7.5
  放电电流的偏差(A)   1   1   5.5
由表1可知，实施例1、2中得到的FED与比较例的FED相比，不仅初次放电电压和耐压特性(最大耐电压)的值高，而且放电电流的偏差小，具有稳定的良好特性。特别是，实施例1的FED中，金属敷层的分隔部通过具有1×107Ω/口的表面电阻值的光吸收层连接，放电电流值得到大幅抑制。
产业上利用的可能性
采用本发明，可以获得放电电流得到抑制、耐压特性良好的图像显示装置。该图像显示装置特别适合于FED。此外，与以往相比工序数减少，制造效率大幅提高，而且特性的偏差小，可获得稳定的良好特性。

Claims (9)

1.图像显示装置，它是具备面板和背板的图像显示装置，所述面板具有由在玻璃基板上以规定的布图形成的光吸收层和荧光体层构成的荧光体屏幕并在该荧光体屏幕上形成有金属敷层，所述背板具有形成于基板上的多个电子发射元件并与前述面板相向配置，其特征在于，
前述金属敷层具有以规定的布图形成的电气分隔部的同时，该分隔部形成有分别含有溶解或氧化构成前述金属敷层的金属材料的成分和耐热性微粒、表面具有由前述耐热性微粒产生的凹凸的被覆层，而且前述金属敷层上，由前述被覆层分隔的吸气剂层呈膜状形成。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，前述金属敷层的电气分隔部位于前述光吸收层上方。
3.如权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，溶解或氧化构成前述金属敷层的金属材料的成分为pH在5.5以下的酸性物质或pH在9以上的碱性物质。
4.如权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于，前述光吸收层中，至少位于前述金属敷层的电气分隔部的下层的部分具有1×105～1×1012Ω/□的表面电阻。
5.如权利要求1～4中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，前述耐热性微粒的平均粒径为5nm～30μm。
6.如权利要求1～5中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，前述耐热性微粒为选自SiO2、TiO2、Al2O3、Fe2O3的至少1种氧化物的粒子。
7.如权利要求1～6中任一项所述的图像显示装置，其特征在于，前述吸气剂层为选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、W、Ba的金属的层，或者以其中的至少1种金属作为主要成分的合金的层。
8.图像显示装置的制造方法，它是具备
在面板的内表面形成以规定的布图排列着光吸收层和荧光体层的荧光体屏幕的工序、
在前述荧光体屏幕上形成金属膜以形成金属敷层的工序、
形成包含前述面板的真空管壳的工序、
在前述真空管壳内与前述荧光体屏幕相向配置电子发射源的工序的图像显示装置的制造方法，其特征在于，
具有在由前述金属膜构成的金属敷层上的规定区域内形成分别含有溶解或氧化该金属膜的成分和耐热性微粒的被覆层、将形成有该被覆层的部分的前述金属膜除去或高电阻化的工序，
以及自前述被覆层上蒸镀吸气剂材料、形成吸气剂层的工序。
9.如权利要求8所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，前述形成吸气剂层的工序中，在前述金属敷层上的未形成前述被覆层的区域形成膜状吸气剂层。
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