专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有对向配置的基板、及在一个基板的表面设置的多个电子源的图像显示装置。
背景技术：
近年来，人们期望高品位广播电视用或与之相适应的高清晰度的图像显示装置，关于其屏幕显示性能，期望具有更加苛刻的性能。为了实现这些希望，必须实现屏幕的纯平表面及高清晰度，同时还必须力图重量轻及厚度薄。
作为满足上述那样希望的图像显示装置，例如场致发光显示器(以下称为FED)等平面显示装置正引人注目。该FED具有隔着规定间隙对向配置的前基板及后基板，这些基板的边缘部分相互之间直接或隔着矩形框状侧壁互相接合，构成真空外壳。在前基板的内表面形成荧光屏，在后基板的内表面设置多个电子发射元件，作为激励荧光体而使其发光的电子源。
另外，为了承受加在后基板及前基板上的大气压载荷，在这些基板之间设置多个支持构件。这样，在该FED中，将从电子发射元件发射的电子束照射荧光屏，通过荧光屏发光，来显示图像。
在这样的FED中，电子发射元件的大小是微米数量级，能够将前基板与后基板的间隙设定为毫米数量级。因此，与作为现在的电视机及计算机的显示器使用的阴极射线管(CRT)等比较，能够达到高清晰度、重量轻、厚度薄的要求。
在上述那样的图像显示装置中，为了得到实用性的显示特性，必须采用与通常的阴极射线管相同的荧光体，将阳极电压设定为数千伏以上。但是，对于前基板与后基板之间的间隙，根据清晰度、支持构件的特性及制造性等的观点，则不能太大，必须设定为1～2mm左右。因而，在前基板与后基板之间不可避免要形成强电场，产生两基板之间放电(绝缘破坏)的问题。
而且，在放电产生时，有可能造成后基板上设置的电子发射元件及前基板一侧的荧光层损伤或恶化，使显示品位降低。与产生这样的不良情况有关的放电现象，作为产品来说是不希望有的。因此，在前基板或后基板上必须具有对放电的耐压结构，而这种情况下将导致制造成本增加。
本发明正是鉴于以上各点而进行的，其目的在于提供对放电的耐压性好并提高图像品位的图像显示装置。
发明内容
为了达到上述目的，本发明形态有关的图像显示装置，包括具有图像显示面的第1基板；与上述第1基板隔有间隙而对向配置、同时设置激励上述图像显示面的多个电子源的第2基板；具有与上述第1基板对向的第1表面及与上述第2基板对向的第2表面并且分别与上述电子源对向的多个开孔、而设置在上述第1与第2基板之间的隔栅；竖立在上述隔栅的第1表面上设置的、与上述第1基板接触的多个柱状第1隔件；以及竖立在上述隔栅的第2表面上设置的、与上述第2基板接触的多个柱状第2隔件，上述第1隔件的高度形成为低于上述第2隔件的高度。
根据上述那样构成的图像显示装置，是在第1基板与第2基板之间配置隔栅，同时第1隔件的高度形成为低于上述第2隔件的高度。因此，隔栅设置成为与第2基板相比更接近于第1基板一侧。因而，即使从第1基板一侧产生放电时，也可以利用隔栅抑制第2基板上设置的电子源因放电而产生的破损。
另外，本发明的其它形态有关的图像形成装置，包括具有图像显示面的第1基板；与上述第1基板隔有间隙而对向配置、同时设置激励上述图像显示面的多个电子源的第2基板；具有与上述第1基板对向的第1表面及与上述第2基板对向的第2表面并且分别与上述电子源对向的多个开孔、而设置在上述第1与第2基板之间的隔栅；竖立在上述隔栅的第1表面上设置的、与上述第1基板接触的多个柱状第1隔件；以及竖立在上述隔栅的第2表面上设置的、与上述第2基板接触的多个柱状第2隔件，上述各第1隔件隔着比上述第1隔件电阻要低的高度补偿层与上述第1基板接触。
根据上述那样构成的图像形成装置，通过设置高度补偿层，即使多个第1隔件的高度有差异时，也能够利用上述补偿层来抵消该差异，能够使多个第1隔件与第1基板确实碰触。通过这样，能够确保第1隔件与第1基板之间的电气导通，抑制放电现象。
图1所示为本发明实施形态有关的SED的立体图。
图2为沿图1的线II-II剖开的上述SED的立体图。
图3所示为上述SED的放大剖视图。
图4所示为在上述SED的制造工序中形成的隔件组装件一部分的侧视图。
图5所示为在上述制造工序中在上述隔件组装件的第2隔件上形成高电阻膜工序的剖视图。
图6所示为在上述制造工序中将前面板、隔件组装件及后面板接合工序的简要剖视图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明将本发明用于作为平面显示装置的表面传导型电子发射装置(以下称为SED)的实施形态。
如图1至图3所示，该SED具有作为透明绝缘基板的分别由矩形玻璃形成的后面板12及前面板10，这些面板隔有约1.0～2.0mm的间隙对向配置。后面板12形成为具有比前面板10略大一些的尺寸。而且，后面板12与前面板10隔着玻璃形成的矩形框状侧壁14，其边缘部分相互之间接合，构成扁平矩形的真空外壳15。
在起到作为第1基板功能的前面板10的内表面，形成作为图像显示面的荧光屏16。该荧光屏16是将红、蓝、绿色荧光层及黑色遮光层排列而构成的。这些荧光层形成为条状或点状。另外，在荧光屏16上形成由铝等形成的金属背层(metal back)17。另外，在前面板10与荧光屏之间，也可以设置例如由ITO、ATO或氧化锡(SnO2)等形成的透明导电膜或彩色滤光膜。
在起到作为第2基板功能的后面板12的内表面，设置分别发射电子束的多个电子发射元件18，作为激励荧光屏16的荧光层的电子源。这些电子发射元件18与每个像素相对应，排列成多列及多行。各电子发射元件18由未图示的电子发射部分及对该电子发射部分加上电压的一对元件电极等构成。另外，在后面板12上呈矩阵状地设置对电子发射元件18施加电压用的未图示的多条布线。
起到作为接合构件功能的侧壁14，例如利用低熔点玻璃或低熔点金属等封接材料20，与后面板12的边缘部分及前面板10的边缘部分进行封接，将前面板与后面板相互之间接合。
另外，如图2及图3所示，SED具有设置在前面板10与后面板12之间的隔件组装件22。在本实施形态中，隔件组装件22具有板状隔栅24及竖立在隔栅的两面上形成一体设置的多个柱状隔件所构成。
详细地说，隔栅24具有与前面板10的内表面对向的第1表面24a及与后面板12的内表面对向的第2表面24b，与这些面板平行配置。而且，在隔栅24上利用腐蚀等方法形成多个电子束通过孔26及多个隔件开孔28。电子束通过孔26分别与电子发射元件18对向排列。隔件开孔28分别位于电子束通过孔26之间，以规定的间距排列。
隔栅24利用例如铁为45％～55wt％的镍系金属板形成，厚为0.1～0.25mm。在隔栅24的表面通过对隔栅进行氧化处理，形成由构成上述金属板的元素形成的黑化膜，例如形成由Fe3O4、NiFe2O4形成的黑化膜。再在隔栅24的表面涂布在烧结由玻璃或陶瓷形成的高电阻物质，这样形成高电阻膜25。作为隔栅24也可以采用对铁一镍添加铝等容易选择氧化而且形成具有绝缘性氧化膜的元素的金属板，通过对该金属板进行热处理，在其表面形成由氧化铝等构成绝缘膜。
另外，电子束通过孔26例如形成为0.15～0.25mm×0.15～0.25mm的矩形孔，隔件开孔28例如形成为直径约0.2～0.5mm的孔。另外，上述高电阻膜25也可以在各电子束通过孔26的内表面形成。
在隔栅24的第1表面24a上，在各隔件开孔28处竖立设置第1隔件30a，并形成一体。第1隔件30a的延伸端隔着金属背层17及荧光屏16的黑色遮光层，与前面板10的内表面接触。在本实施形态中，各第1隔件30a的延伸端隔着起到作为高度补偿层功能的铟层31，与金属背层17连接，与金属背层电气导通。高度补偿层采用具有导电性、同时具有比第1隔件30a本身的电阻要低的电阻的材料。
另外，在隔栅24的第2表面24b上，在各隔件开孔28处竖立设置第2隔件30b，并形成一体。其延伸端与后面板12的内表面接触。而且，各隔件开孔28、第1及第2隔件30a及30b相互处于整齐排列位置，第1与第2隔件通过该隔件开孔28相互连接成一体。
各第1及第2隔件30a及30b形成从隔栅24一侧向延伸端的直径逐渐变小的头细锥状体。
例如，各第1隔件30a形成位于隔栅24一侧的底端直径约为0.4mm、延伸端直径约为0.3mm、高度约为0.4mm的形状。另外，各第2隔件30b形成位于隔栅24一侧的底端直径约为0.4mm、延伸端直径约为0.25mm、高度约为1.0mm的形状。这样，第1隔件30a的高度形成为低于第2隔件30b的高度，第2隔件的高度相对于第1隔件的高度设定为约4/3以上，最好设定为2倍以上。
另外，通过将第1隔件30a及第2隔件30b设置为与隔件开孔28同轴排列并形成一体，则第1与第2隔件通过隔件开孔相互连接，在以两面夹住隔栅24的状态下，与隔栅24形成一体。
在各第2隔件30b的外表面形成例如由氧化锡及氧化锑构成的高电阻膜。该高电阻膜的电阻虽小于第1隔件30a的表面电阻，但不是导体。
如图2及图3所示，上述那样构成的隔件组合件22设置在前面板10与后面板12之间。而且，第1隔件及第2隔件30a及30b与前面板10与后面板12的内表面接触，通过这样支持着作用于这些面板的大气压载荷，维持面板之间的间隔为规定值。
如图2所示，SED具有对隔栅24及前面板10的金属背层17加上规定电压的电压供给单元50a及50b。在该SED中，在显示图像时，对荧光屏16及金属背层17加上阳极电压，利用阳极电压使电子发射元件18发射的电子束加速，撞击荧光屏16。通过这样，激励荧光屏16的荧光层而发光，来显示图像。
下面说明上述那样构成的隔件组合件22及具有该隔件组合件22的SED的制造方法。
在制造隔件组合件22时，首先准备规定尺寸的隔栅24、及具有与隔栅近似相同尺寸的未图示的矩形板状第1及第2金属模。在隔栅上预先形成电子束通过孔26及隔件开孔28。另外，对整个隔栅利用氧化处理进行选择性氧化，在包含电子束通过孔26及隔件开孔28的内表面在内的隔栅表面形成黑化膜。再在黑化膜上喷涂覆盖使玻璃微粒分散的液体，经干燥及烧结，形成高电阻膜。
第1及第2金属模形成多个分别与隔栅24的隔件开孔28相对应的通孔。这里，第1金属模是将多块、例如3块金属薄板层叠而形成。各金属薄板用与隔栅的材料相同的金属板以厚度0.25～0.3mm形成，同时形成多个分别为锥状的通孔。另外，各金属薄板形成的通孔具有与其它金属薄板形成的通孔不同的直径。然后，这3块金属薄板在通孔近似同轴排列的状态下，而且在从直径大的通孔起依次重叠的状态下进行层叠，在真空中或还原性气氛中相互进行扩散接合。通过这样，形成整体厚度为0.5～0.6mm的第1金属模，各通孔是通过将2个通孔对准而决定的，具有阶梯锥状的内周面。
另外，第2金属模也与第1金属模相同，例如是将5块金属薄板层叠而构成，第2金属模所形成的各通孔由5个锥状通孔决定，具有阶梯锥状的内周面。另外，在第1及第2金属模中，至少在各通孔的内周面上，涂布具有比玻璃浆料中的有机成分的热分解温度要低的分解温度的树脂。
在隔件组合件的制造工序中，将第1金属模与隔栅的第1表面24a贴紧，使各通孔的大直径一侧位于隔栅24一侧，而且使各通孔与隔栅的隔件开孔28排齐进行定位，在这样的状态下配置第1金属模。同样，将第2金属模与隔栅的第2表面24b贴紧，使各通孔的大直径一侧位于隔栅24一侧，而且使各通孔与隔栅开孔28排齐进行定位，在这样的状态下配置第2金属模。然后，将这些第1金属模、隔栅24及第2金属模用未图示的夹具等互相固定。
然后，例如从第1金属模的外表面一侧供给浆料状的隔件形成材料，将隔件形成材料填入第1金属模的通孔、隔栅24的隔件开孔28及第2金属模的通孔。作为隔件形成材料，是采用至少含有紫外线固化型粘结剂(有机成分)及玻璃填料的玻璃浆料。
接着，对填入的隔件形成材料，从第1及第2金属模的外表面一侧照射作为放射线的紫外线(UV)，使隔件形成材料进行UV固化。也可以根据需要，采用热固化作为辅助手段以代替UV固化。
再在使第1及第2金属模与隔栅紧贴的状态下，在加热炉内将它们进行热处理，以低于玻璃浆料的有机成分的热分解温度、而且高于金属模的各通孔内涂布的树脂的分解开始温度的温度，将树脂分解，在树脂与固化的玻璃浆料之间形成间隙。
然后，将第1及第1金属模和隔栅24冷却达到规定温度后，从隔栅24上将第1及第2金属模剥离。最后，在使粘合剂从隔件形成材料内散发后，以约500～550℃进行30分钟～1小时的热处理，通过这样将隔件形成材料进行烧结，完成在隔栅24上形成第1及第2隔件30a及30b的隔件组合件22的基体。
这样形成的隔件组合件22如图4所示，隔栅24的板厚为0.1mm，形成由各1隔件30a的位于隔栅24一侧的底端直径约为0.4mm，延伸端直径约为0.3mm，高度h1约为0.4mm，另外形成的各第2隔件30b的位于隔栅24一侧的底端直径约为0.4mm，延伸端直径约为0.25mm，高度h2约为1.0mm。
然后，如图5所示，将隔件组合件22的第2隔件30b的部分浸入聚丙烯制的容器44中盛放的涂层溶液46内。作为涂层溶液46，是使用使氧化锡及氧化锑的微粒分散的溶液。然后，从容器44中取出隔件组合件22，进行干燥及烧结，在各第2隔件30b的表面形成高电阻膜33。通过这样，隔件组合件22中，第2隔件30b的表面电阻设定为小于第1隔件30a的表面电阻。在本实施形态中，第1隔件30a的表面电阻例如为5×1013Ω，而第2隔件30b的表面电阻为5×108Ω。
利用以上的工序，完成了隔件组合件22。
在用上述那样制成的隔件组合件22来制造SED时，预先准备设置有电子发射元件18同时与侧壁14接合的后面板12、以及设置有荧光屏16及金属背板17的前面板10。
然后，如图6所示，在各第1隔件30a的延伸端涂布包含铟粉的浆料，在将其干燥之后，将隔件组件件22定位在后面板12上。在该状态下，将后面板12及前面板10配置在真空腔室内，将真空腔室内进行抽真空排气。然后，通过侧壁14，将前面板10与后面板12接合。同时，使铟粉熔融，将第1隔件30a的延伸端与前面板10粘结。通过这样，制成具有隔件组件件22的SED。
根据以上那样构成的SED，在前面板10与后面板12之间配置隔栅24，同时第1隔件30a的高度形成为低于第2隔件30b的高度。通过这样，隔栅24位于与后面板12相比更接近于前面板10一侧的位置。因此，即使在从前面板10一侧产生放电时，也能够利用隔栅24抑制放电，能够抑制在后面板12上设置的电子发射元件18因放电而损坏。因而，能够得到对放电的耐压性好并提高图像品位的SED。
准备了一种试验用样机SED及本实施形态有关的SED，该试验用样机SED具有前面板侧的第1隔件形成为高于后面板侧的第2隔件的隔件组件件，对这两种SED进行1000小时工作后，比较电子发射元件的损坏状态。其结果，本实施形态有关的SED中，相对于试验用样机SED，其电子发射元件的损坏减少了40％。
另外，根据上述构成的SED，通过使前面板10一侧设置的第1隔件30a的高度形成为低于后面板12一侧设置的第2隔件30b的高度，即使在对隔栅24所加电压大于对前面板10所加电压时，也能够使电子发射元件18产生的电子确实到达荧光屏一侧。
另外，根据本实施形态有关的SED，通过设置高度补偿层，即使对于多个第1隔件30a有高度差异时，也可利用补偿层来吸收差异。因此，能够使多个第1隔件与前面板10确实碰触。因而，能够利用第1及第2隔件30a及30b，在几乎遍及整个区域内均匀保持前面板10与后面板12之间的间隔。另外，能够确保第1隔件30a与前面板10的电气导通，使隔件的电荷向前面板10一侧泄放，其结果能够抑制放电现象。
准备了本实施形态有关的SED及没有高度补偿层的试验用样机SED，比较放电现象的发生状态。其结果，在试验用样机SED中产生了放电，而在本实施形态有关的SED中，能够消除因第1隔件与前面板之间的间隙而引起的放电现象。
再有，根据本实施形态有关的SED，将位于电子源侧的第2隔件30b的表面电阻设定为小于第1隔件30a的表面电阻。因此，能够防止第2隔件30b带电，能够减少因第2隔件带电而引起的电子束位移。其结果，能够显示色纯度得到提高的图像。
准备了本实施形态有关的SED及包含具有与第1隔件相同的表面电阻的第2隔件的试验用样机SED，比较电子束的位移量。其结果，在本实施形态有关的SED中，与试验用样机SED相比，通过隔件附近的电子束位移抑制约70％，显示图像的色纯度也改善约10％。
本发明不限定于上述的实施形态，在本发明的范围内能够有各种变形。例如，隔件形成材料不限于上述的玻璃浆料，可以根据需要适当选择。另外，隔件的直径及高度、其它构成要素的尺寸及材料等，可以根据需要适当选择。再有，隔栅表面及第2隔件设置的高电阻膜不限于氧化锡及氧化锑，可以根据需要适当选择。
另外，电子源不限于表面传导型电子发射元件，可以选择场致发射型，碳纳米管等各种类型。另外，本发明不限定于上述的SED，也可以适当于FED、PDP等各种显示装置。
如以上详细所述，根据本发明，能够提供对放电的耐压性好并提高图像品位的图像显示装置。
权利要求
1.一种图像显示装置，其特征在于，包括具有图像显示面的第1基板；与 所述第1基板保持间隔对向配置，同时设置激励所述图像显示面的多个电子源的第2基板；具有与所述第1基板对向的第1表面及与所述第2基板对向的第2表面，并且分别与所述电子源对向的多个电子束通过孔，设置在所述第1与第2基板之间的隔栅；竖立在所述隔栅的第1表面上设置，与所述第1基板接触的多个柱状第1隔件；以及竖立在所述隔栅的第2表面上设置，与所述第2基板接触的多个柱状第2隔件，所述第1隔件的高度形成为低于所述第2隔件的高度。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述各第1隔件隔着比所述第1隔件电阻要低的高度补偿层与所述第1基板接触。
3.如权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，所述第2隔件具有比所述第1隔件的表面电阻小的表面电阻。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述各第1隔件竖立在所述电子束通过孔之间的所述隔栅的第1表面上设置，所述各第2隔件竖立在所述电子束通过孔之间的所述隔栅的第2表面上设置，与所述第1隔件排齐。
5.如权利要求1或2所述的图像显示装置，其特征在于，所述隔栅表面及各电子束通过孔的内表面进行高电阻表面处理。
6.一种图像显示装置，其特征在于，包括具有图像显示面的第1基板；与所述第1基板保持间隔对向配置，同时设置激励所述图像显示面的多个电子源的第2基板；具有与所述第1基板对向的第1表面及与所述第2基板对向的第2表面，并且分别与所述电子源对向的多个电子束通过孔，设置在所述第1与第2基板之间的隔栅；竖立在所述隔栅的第1表面上设置，与所述第1基板接触的多个柱状第1隔件；以及竖立在所述隔栅的第2表面上设置，与所述第2基板接触的多个柱状第2隔件，所述各第1隔件隔着比所述第1隔件电阻要低的高度补偿层与所述第1基板接触。
7.如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，所述第2隔件具有比所述第1隔件的表面电阻小的表面电阻。
8.如权利要求7所述的图像显示装置，其特征在于，所述各第1隔件竖立在所述电子束通过孔之间的所述隔栅的第1表面上设置，所述各第2隔件竖立在所述电子束通过孔之间的所述隔栅的第2表面上设置，与所述第1隔件排齐。
9.如权利要求6～8的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，对所述隔栅表面及各开孔的内表面进行高电阻表面处理。
全文摘要
本发明的图像显示装置包括具有图像显示面的前面板、以及与前面板隔有间隙而对向配置同时设置激励图像显示面的多个电子源的后面板，在该前面板与后面板之间设置隔栅及保持面板之间间隔的多个隔件。第1隔件的高度形成为低于第2隔件的高度。
文档编号H01J29/87GK1555567SQ0281800
公开日2004年12月15日 申请日期2002年9月18日 优先权日2001年9月19日
发明者竹中滋男, 子, 平原样子, 二阶堂胜, 胜, 石川谕 申请人:株式会社东芝