专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及将形成荧光屏的基板与设置多个电子源的基板对向配置的图像显示装置。
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，同时还必须谋求轻量化和薄型化。
作为满足上述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隔设定为毫米数量级。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、厚度薄的需求。
在上述那样的图像显示装置中，为了得到实用的显示特性，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，最好为10千伏以上。但是，考虑到基板与后基板之间的间隙，从清晰度、支持构件的特性及制造方便等的观点出发，则不能太大，必须设定为1～3mm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，有可能造成基板上设置的电子发射元件及荧光层的损伤或恶化，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防止放电的耐压结构，或者具有使放电路径形成高阻抗的放电电流降低结构。但是，无论哪一种结构，都不能得到满意的效果，而且还存在不可避免导致显示性能下降及制造成本增加的问题。
本发明正是鉴于以上各点提出的，其目的在于提供对放电的耐压性好、图像品位提高的图像显示装置。
发明内容
为了达到上述目的，本发明有关的图像显示装置，其特征在于，包括具有荧光屏的第1基板、与上述第1基板隔着间隙对向配置同时设置多个发射激励上述荧光屏的电子束的电子源的第2基板、具有分别与上述电子源对向的多个开孔并设置在上述第1与第2基板之间的隔栅、保持第1基板与第2基板的间隔的多个隔件、以及对上述第1基板加上电压同时对上述隔栅加上比第1基板要高的电压的电压供给单元。
根据上述那样构成的图像显示装置，通过使隔栅所加的电压略高于第1基板所加的电压，则即使产生放电时，该放电也在隔栅与第2基板之间产生，不会在第1基板与第2基板之间直接放电。另外，由于隔栅具有高电阻值，因此能够抑制因放电而产生的放电电流，能够防止第2基板的电子源产生损伤。另外，在上述那样结构中产生的隔栅与第1基板之间的电位差小，在隔栅与第1基板之是不会引起放电。其结果，能够不需要或简化第1基板及第2基板的耐压结构，能够力图降低制造成本。
通过使隔栅为高电位，则隔栅吸收射向第1基板并反射的散射电子。因此，散射电子不会再次射向第1基板，能够力图提高显示图像的对比度。另外，根据同样的理由，在第1基板与隔栅之间竖立设置的隔件因上述散射电子而引起的带电减少，所以能够不需要或简化隔件的表面导电处理。
最好在隔栅的两面及各开孔的内表面进行高电阻表面处理。在这种情况下，能够抑制因放电而产生的放电电流，能够防止第2基板的电子源产生损伤。
图1所示为本发明实施形态有关的图像显示装置的立体图。
图2为沿图1的线II-II剖开的上述图像显示装置的立体图。
图3所示为上述图像显示装置的放大剖视图。
图4所示为上述图像显示装置的制造工序中形成的隔件组合件的一部分侧视图。
图5所示为上述制造工序中在上述隔件组合件的第2隔件上形成高电阻膜的工序的剖视图。
图6所示为上述制造工序中将前面板、隔件组合件与后面板进行接合的工序的简要剖视图。
具体实施例方式
下面一边参照附图，一边详细说明将本发明用于采用表面传导型电子发射源的平面型图像显示装置(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前面板10及后面板13，这两个面板隔着约1.0～3.0mm的间隙对向配置。后面板12形成具有比前面板10略大的尺寸。另外，后面板12与前面板10隔着玻璃形成的矩形框状侧壁14，将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，形成荧光屏16。该荧光屏16是将红、蓝、绿的荧光层及黑色遮光层排列而构成。这些荧光层形成条状或点状。另外，在起到作为图像显示面功能的荧光屏16上，形成由铝等构成的金属背层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)构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，设置多个分别发射电子束的电子发射元件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上矩阵状设置对电子发射元件18加上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的边缘部分和前面板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具有设置在后面板12与前面板10之间的隔件组合件22。在本实施形态中，隔件组合件22具有板状隔栅24及竖立在隔栅的两面一体设置的多个柱状隔件。
若详细说明，则隔栅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，与两个面板平行配置。另外，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之间，以规定间距排列。
隔栅24例如利用铁一镍系金属板形成，厚度为0.1～0.2mm。在隔栅24的表面例如通过涂布及烧结低熔点玻璃而形成绝缘膜。该绝缘膜也可以是通过对金属板进行氧化处理而得到的氧化膜。
在隔栅24的表面与绝缘膜重叠形成具有放电电流限制效果的高电阻膜25。该高电阻膜25例如是将使氧化锡及氧化锑微粒分散的溶液对隔栅24进行喷涂覆盖之后，通过干燥和烧结形成。高电阻膜25的电阻设定为E+8Ω/□以上。
另外，电子束通过孔26形成为0.15～0.20mm×0.20～0.30mm的矩形孔，隔件开孔28的直径形成为约0.2～0.3mm。另外，在各电子束通过孔26的内表面也形成上述的绝缘层及高电阻膜25。
在隔栅24的第1表面24a上，与各隔件开孔28重叠成一整体地竖立设置第1隔件30a。各第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的延伸端通过高度补偿层31，与金属背层17接触。高度补偿层31用来补偿各隔件的高度差异。从使用方便的角度考虑，作为高度补偿层可以使用例如低熔点的铟或其合金等。另外，在能够充分满足隔件的高度精度的情况下，也可以省略高度补偿层31。
在隔栅24的第2表面24b上，与各隔件开孔28重叠成一整体地竖立设置第2隔件30b，其延伸端与后面板12的内表面接触。另外，各隔件开孔28、第1及第2隔件30a及30b相互的位置整齐地排列，第1及第2隔件30a及30b通过该隔件开孔28互相连接成一体。
各第1及第2隔件30a及30b分别形成为从隔栅24一侧向延伸端其直径变小的头细锥体形状。
例如，形成的各第1隔件30a，其位于隔栅24一侧的底端的直径约为0.4mm，延伸端的直径约为0.3mm，高度约为0.4mm。形成的各第2隔件30b，其位于隔栅24一侧的底端的直径约为0.4mm，延伸端的直径约为0.25mm，高度约为1.0mm。这样，第1隔件30a的高度做成低于第2隔件30b的高度。
如前所述，各隔件开孔28的直径约为0.2～0.3mm，与第1及第2隔件30a及30b的隔栅一侧的端部直径相比，设定为足够小。而且，通过将第1隔件30a及第2隔件30b与隔件开孔28同轴整齐排列且设置成一整体，则第1与第2隔件通过隔件开孔互相连接，以从两面夹住隔栅24的状态，与隔栅24形成为一体。
在各第2隔件20b的外表面形成例如由氧化锡及氧化锑构成的高电阻膜。通过这样，第2隔件30b的表面电阻小于第1隔件30a的表面电阻。
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及第2隔件30a及30b分别与前面板10及后面板12的内表面接触，通过这样来支持作用于两个面板的大气压载荷，将面板之间的间隔维持在规定值。
另外，对隔栅24将如后所述加上规定的电压。从与各电子束通过孔26对应的电子发射元件18发射的电子束，通过电子束通过孔，射向对应的荧光层。通过这样，激励荧光层进行发光，显示所希望的图像。
如图2所示，SED具有对隔栅24及前面板10的金属背层17加上电压的电压供给单元50a及50b。电压供给单元50a与隔栅24连接，例如对隔栅24加上12kV的电压。电压供给单元50b与金属背层17连接，例如对金属背层17加上10kV的电压。即，对隔栅24所加的电压设定为高于对前面板10所加的电压的1.5倍以内，最好为1.25倍以内。
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。
在制造构件组合件22时，首先准备规定尺寸的隔栅24、以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24上预先形成图3中所示的电子束通过孔26及隔件开孔28。另外，对整个隔栅24进行氧化处理，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上形成绝缘膜，再在绝缘膜上，将使氧化锡及氧化锑的微粒分散的液体进行喷涂覆盖，进行干燥及烧结，形成高电阻膜25。
第1及第2金属模分别形成与隔栅24的隔件开孔28相对应的多个通孔。这里，第1金属模是将多块、例如2块金属薄板层叠而形成。各金属薄板用厚度0.25～0.3mm的铁一镍系金属板构成，同时分别形成锥状的多个通孔。而且，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。这2块金属薄板在通孔近似同轴整齐排列的状态下，而且从直径大的通孔开始依次排列的状态下进行层叠，在真空中或还原性气氛中相互扩散接合。通过这样，形成整体厚度为0.5～0.6mm的第1金属模，通过将2个通孔对齐来决定各通孔，具有阶梯锥状的内周面。
第2金属模也与第1金属模相同，例如将5块金属薄板层叠而构成，利用5个锥状通孔来决定第2金属模形成的各通孔，具有阶梯锥状的内周面。
在第1及第2金属模中，至少各通孔的内周面用比后述的隔件形成材料的有机成分更低的低温可分解的树脂覆盖。
在隔件组合件的制造工序中，将第1金属模以这样的状态配置，使其各通孔的大直径的一侧位于隔栅24一侧，使其与隔栅的第1表面24a贴紧，而且，进行定位，使各通孔与隔栅的隔件开孔28对齐。同样，将第2金属模以这样的状态配置，使其各通孔的大直径的一侧位于隔栅24一侧，使其与隔栅的第2表面24b贴紧，而且进行定位，使各通孔与隔栅的隔件开孔28对齐。然后，利用未图示的夹具等，将这些第1金属模、隔栅24及第2金属模互相固定。
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，采用至少含有紫外线固化型的粘结剂(有机成分)及玻璃填料的玻璃浆料。
接着，对充填的隔件形成材料，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。根据需要，为了得到深度方向均匀的效果特性，也可以同时采用热固化。
然后，在使第1及第2金属模与隔栅贴紧的状态下，将它们在加热炉内保持在至少为各通孔34的内周面涂布的树脂的分解温度，进行分解，在隔件形成材料与各通孔34的内周面之间形成间隙。然后，将第1及第2金属模和隔栅24冷却达到规定温度后，从隔栅24将第1及第2金属模剥离。
接着，将一体形成了隔件的隔栅在加热炉内进行热处理，使粘结剂从隔件形成材料内散发。然后，以约500～550℃对隔件形成材料进行30分钟～1小时的正式的烧结。通过这样，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的基材。
对于这样形成的隔件组合件22，如图4所示，隔栅24的板厚形成为0.12mm，各第1隔件30a的位于隔栅24一侧的底端的直径形成为约0.4mm，延伸端的直径形成为约0.3mm，高度h1形成为约0.4mm。各第2隔件30b的位于隔栅24一侧的底端的直径形成为约0.4mm，延伸端的直径形成为约0.25mm，高度h2形成为约1.0mm。
然后，如图5所示，将隔件组合件22的第2隔件30b部分浸入聚丙烯制的容器44中盛放的涂层液体46内。作为涂层液体46，是采用使氧化锡及氧化锑的微粉分散的液体。然后，将隔件组件22从容器44取出后，进行干燥及烧结，在各第2隔件30b的表面形成高电阻膜。通过这样，在隔件组合件22中，第2隔件30b的表面电阻小于第1隔件30a的表面电阻，例如为E+8～+9Ω/□。利用以上的工序，制成隔件组合件22。
在用上述那样制成的隔件组合件22来制造SED时，预先要准备设置电子发射元件18同时与侧壁接合的后面板12、以及设置荧光屏16及金属背层17的前面板10。
如图6所示，对各第1隔件30a的延伸端涂布含有铟粉的浆料后，将隔件组合件22定位在后面板12上。在该状态下，将后面板12及前面板10配置在真空室内。将真空室抽真空后，隔着侧壁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，制成具有隔件组合件22的SED。
根据上述那样构成的SED，在前面板10与后面板12之间设置隔栅24，将对该隔栅所加的电压设定为高于对前面板所加的电压。因此，即使产生放电时，该放电是在隔栅24与后面板12之间产生，在前面板10与后面板12之间不会产生直接放电。而且，由于隔栅24的表面进行了高电阻处理，例如即使产生放电，所产生的放电电流也极少。因而，不会损伤后面板12的电子源，所以可以不需要或简化对电子源采取的耐压结构或放电电流降低结构。
另外，虽然因提高隔栅24的电位，而在隔栅24与前面板10之间产生电压，但如实施例所示，在2kV左右的电压差的情况下，基本上没有放电。即使产生放电，也由于隔栅24的高电阻表面处理效果，放电电流极少，不损伤前面板10的荧光屏16。因而，在前面板10，也可以不要或简化耐压结构或放电电流降低结构。其结果是，可以谋求降低整个SED的制造成本。
在使隔栅24的电位高于前面板10的电位时，射向前面板10的荧光屏16并反射的电子被隔栅24吸收，减少了反射电子再射向荧光屏16的情况。通过这样，减少了不希望的发光，能够力图提高显示图像的对比度。根据同样的理由，由于减少了来自荧光屏16的反射电子，因此隔件的带电减少。所以，因隔件的静电而引起的电子束轨迹偏移减小，能够力图提高色纯度。同时，可以不需要或简化第1隔件的表面导电处理。
再有，通过提高隔栅24的电位，使电子源表面的电场增强，电子源的电子发射效率提高，通过这样，能够力图提高显示图像的辉度及降低功耗等。
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，与由于使隔栅24所加的电压高于前面板10所加的电压而得到的前述效果相结合，能够更进一步减少第1隔件30a的带电。通过这样，能够力图更提高色纯度，同时可以不需要或简化第1隔件的表面处理。
本发明不限定于上述实施形态，在本发明范围内可以有种种变形。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。在隔栅表面及第2隔件上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。
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，也可以适用于其它方式的FED。在上述的实施形态中，是采用通过独立的两个电压供给单元对前面板及隔栅施加电压的结构，但也可以采用通过公用的电压供给单元来供给电压的结构。
如以上详细所述，根据本发明，能够提供对放电的耐压性好、图像品位提高的图像显示装置。
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基板隔着间隙对向配置同时设置多个激励所述图像显示面的电子源的第2基板、具有分别与所述电子源对向的多个电子束通过孔并设置在所述第1与第2基板之间的隔栅、保持第1基板与第2基板的间隔的多个隔件、以及对所述第1基板加上电压同时对所述隔栅加上比第1基板要高的电压的电压供给单元。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述隔栅具有与所述第1基板对向的第1表面以及与所述第2基板对向的第2表面，所述隔件具有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的第1隔件和在所述隔栅的第2表面上竖立设置，与所述第2基板接触的多个柱状第2隔件。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，所述各第1隔件在所述电子束通过孔之间竖立设置于所述隔栅的第1表面上，所述各第2隔件在所述电子束通过孔之间竖立设置于所述隔栅的第2表面上设置，与所述第1隔件对齐排列。
4.如权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于，所述第1隔件的高度形成为低于所述第2隔件的高度。
5.如权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于，所述各第1隔件通过高度补偿层与所述第1基板接触。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于，所述高度补偿层具有比所述隔件要低的低电阻。
7.如权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于，所述第2隔件具有小于所述第1隔件表面电阻的表面电阻。
8.如权利要求1至3的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，对所述隔栅的表面及各电子束通过孔的内表面进行高电阻表面处理。
9.如权利要求1至3的任一项所述的图像显示装置，其特征在于，对所述隔件所加的电压设定为对所述第1基板所加的电压的1.5倍以内。
全文摘要
本发明包括具有图像显示面的前面板、以及与前面板隔着间隙对向配置同时设置多个激励图像显示面的电子源的后面板。在前面板与后面板之间，设置保持隔栅24与面板之间间隔的多个隔件。对隔栅从电压供给单元施加比对前面板施加的电压要高的电压。
文档编号H01J31/12GK1561533SQ0281911
公开日2005年1月5日 申请日期2002年9月26日 优先权日2001年9月27日
发明者竹中滋男, 二阶堂胜, 石川谕, 平原祥子 申请人:株式会社东芝