专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有通过电场发射出电子的阴极部及由从该阴极部发射出的电子激励的荧光面的图像显示装置，尤其涉及一种图像显示装置，该图像显示装置能够避免由于使用印刷法形成的布线等在烧成工序中的断裂而引起的显示缺陷的发生，本发明适于在低电场下发射出电子的阴极采用碳纳米管、微细碳纤维、金刚石等碳类材料的平面型图像显示装置。
背景技术：
与以往使用金属材料作主要材料的场致发射型阴极相比，金刚石或碳纳米管(也称作Carbon NanoTube(CNT))等被发现是一种能在极低的电场下得到充分的电子发射的电子发射材料。现有技术中公开了一种图像显示装置，其是作为场致发射型的图像显示装置而被开发的，这种图像显示装置是由真空容器构成的，该真空容器是将使用了这种电子发射材料的多个阴极部在第1基板上形成矩阵状，然后将该第1基板与形成了荧光体及阳极的第2基板贴合在一起形成的。
这种图像显示装置的公知技术如下第1基板被称作背面基板或阴极基板，在作为该第1基板表面的一个面的主面上具有呈矩阵状的阴极部及靠近该阴极部配置的控制电极，第2基板被称作前面基板或荧光体基板，在作为该第2基板表面的一个面的主面上具有与上述阴极矩阵对应的、呈矩阵状排列的荧光体与阳极。从阴极部发射出的电子通过控制电极控制，并被外加在阳极上的加速电压加速，通过激励荧光体使该荧光体发光并将每个荧光体发出的光组合来进行图像的显示。
例如在专利文献1、专利文献2中，公开了在这种图像显示装置中，将阴极部与控制电极配置在与第1基板主面平行的同一面内的结构(IPG结构)。另外，在专利文献3中，考虑到阴极部的布线电阻的分布而设有宽度较宽的总线线路。
专利文献1日本特开2002-25478号公报专利文献2日本特开2004-186219号公报专利文献3日本特开平11-185677号公报发明内容在对电子发射层使用了CNT材料的阴极部进行布线时，例如，印刷含有银等导电性物质的浆料，并通过烧成该浆料来进行细线的布线等。例如，在IPG结构中，由于驱动电压的关系，目标是形成宽度为30μm的细银浆的印刷图形。但是，在烧成这种细线的印刷图形并形成布线图形时，由于印刷膜收缩而可能发生断线的情况。在现有的阴极部结构中，由于阴极又兼作阴极供电线(阴极线)，若该印刷图形发生断线，则导致对该断线部分后面的阴极部的供电也不能进行，从而不能发射电子。其结果就是发生多处像素缺陷(显示缺陷)。
本发明的目的在于提供一种图像显示装置，该图像显示装置能够抑制伴随布线图形的细线化产生的断线，没有大面积的显示缺陷。
在本发明中，阴极部由电子发射层及承载该电子发射层的阴极基底构成，再另外设置阴极线，将阴极部与阴极线通过阴极支线电连接。另外，本发明将阴极线的宽度设置成比阴极基底的宽度宽。而且，本发明通过多条路径将阴极基底与阴极线电连接。并且，本发明在阴极基底上设有拉伸强度小、易断裂的部分。
由于阴极线与阴极部分别设置，即使阴极部发生断线，在由该阴极部构成的像素以外的像素可进行正常的电子发射，由此避免了大面积显示缺陷的发生。另外，由于阴极线的宽度比阴极基底宽，因此能够降低影响到更多像素的阴极线断线的发生概率。而且，由于阴极基底与阴极线通过多条路径电连接，只要该连接点间的断线部位在预想的数量以下，就能够确保对于阴极部的全体部分的充分连接。而且，由于在允许断线的区域上人为地设置了易断线的部分，通过该允许的断线，能够缓和拉伸应力，抑制其他部分没有预期的断线。
根据本发明，由于产生像素缺陷的仅是发生了断线的像素，因此能够将由于发生缺陷而导致的画质降低控制在最小限度。另外，可以不被受阴极部的宽度影响的驱动电压限制，使阴极线的横截面增大。因此，难以发生断线的同时，能够减小电阻，不仅可提高可靠性，还可提高响应性。
根据本发明，若发生预想数量以下的断线则不会对阴极线与阴极部之间的电连接产生任何影响，由此，能够抑制像素缺陷的发生。其结果就是，防止画质降低的同时，能够改善成品率。
根据本发明，由于断线在可预先预测的部分上发生，因此，对断线发生的应对比较容易，提高成品率也比较容易，由此能够谋求降低成本。另外，通过在被允许的区域内发生断线，由于能够抑制在将导致缺陷的不允许的部分上发生断线，因此可提高成品率。
图1为用于说明本发明实施例1的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。
图2为图1中一个阴极部的俯视图。
图3为沿图1的A-A’线的剖视图。
图4为用于说明本发明实施例2的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。
图5为沿图4的阴极线的两个阴极部的俯视图。
图6为沿图4的A-A’线的剖视图。
图7为沿图4的B-B’线的剖视图。
图8为用于说明本发明实施例3的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。
图9为图8中阴极部的俯视图。
图10为沿图8的A-A’线的剖视图。
图11为沿图8的B-B’线的剖视图。
图12为说明本发明实施例4的主要部分俯视图。
图13为图12中的阴极线与阴极支线之间的连接点的应力缓和作用的说明图。
图14为用于说明本发明实施例5的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。
图15为仅放大图14中的阴极部的俯视图。
图16为用于说明本发明实施例6的、仅放大背面基板中的阴极部的剖视图。
图17为用于说明本发明实施例7的、与图16相同的仅放大背面基板中的阴极部的剖视图。
图18为用于说明本发明实施例8的、与图17相同的仅放大背面基板中的阴极部的剖视图。
图19为说明构成本发明的图像显示装置的显示元件的整体结构例的、局部剖切表示的立体图。
图20为沿图19的A-A’线的剖视图。
图21为说明图19中的前面基板结构例的部分剖视图。
具体实施例方式
下面，参照实施例的附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，在下面实施例说明中的具体的尺寸仅为一例。
图1为用于说明本发明实施例1的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。另外，图2为图1中一个阴极部的俯视图。图3为沿图1的A-A’线的剖视图。另外，在图1中省略了背面基板的图示。在图1至图3中，在背面基板的主面上沿同一方向并排设置有与未图示的数据信号线驱动电路连接的多条阴极线2。如图2中圆圈围起的部分所示，在阴极线2上，阴极基底11经由阴极支线6在阴极连接点3的一个位置上与该阴极线2电连接。在该阴极基底11上设有电子发射层12。在这里，阴极基底11与电子发射层12称作阴极部10。
与阴极线2交叉、由绝缘层7绝缘的多个栅极线(控制电极线)4被并排设置。在栅极线4上控制电极(栅极)1经由栅极支线5在栅极连接点8连接。该控制电极1以从阴极部10的两侧在同一平面内夹持该阴极部10的方式配置。
这些电极、电极线是通过涂敷银浆及烧成形成的。电子发射层12是在阴极基底烧成后通过涂敷形成的。阴极线的宽度比阴极基底11的宽度宽。为了使控制电极1形成的电场高效率地作用在从电子发射层12发射出来的电子上，最好使阴极基底11尽可能地细。但是，该阴极基底11越细，在烧成工序中引起收缩，其结果就是断裂的概率越高。
在实施例1中，通过分别使阴极部10从阴极线独立出来的结构，能将在阴极部发生的断线仅限制在该像素上，不会影响其他像素元件。
图4为用于说明本发明实施例2的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。另外，图5为沿图4的阴极线的两个阴极部的俯视图。图6为沿图4的A-A’线的剖视图。图7为沿图4的B-B’线的剖视图。另外，在图4中省略了背面基板的图示。此外，图1至图3的同一符号对应同一功能部分。
在实施例2中，如图5中圆圈围住部分所示，其特征是构成阴极部10的阴极基底11在两个位置的阴极连接点3与阴极线2电连接，其他的结构与实施例1相同。此外，图7表示阴极部10被在同一有效平面内位于其两侧位置上的栅极1夹着的状态。同一有效面的含义为阴极部10与两侧的栅极1的高度差为阴极部的膜厚或控制电极的膜厚中的膜厚大的一方的膜厚以下。在这里，所谓膜厚为阴极部10的厚度，或控制电极1的厚度。具体地说，从作为阴极部上的任意一点的第1点开始向阳极的表面下降的垂线的长度与从距该第1点最近的控制电极上的第2点开始向阳极的表面下降的垂线长度的差，为第1点的阴极10的膜厚或第2点的控制电极1的膜厚中的膜厚大的一方的膜厚以下。在该实施例中，阴极连接点3在该阴极部10的长度方向的两端设有阴极支线6的位置上与阴极线连接，但是并不限于此，可在阴极基底的任意位置上设置2条或3条以上的阴极支线来使阴极线与阴极部10电连接。
这样，根据实施例2，既使万一在阴极部发生几处断线，由于在阴极部与阴极线之间设置多条供电路经，在发生预想数量以下的断线情况下，也能够在预想的电子发射层与阴极线之间进行电流供应，不至于导致像素缺陷。
图8为用于说明本发明实施例3的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。另外，图9为图8中阴极部的俯视图。图10为沿图8的A-A’线的剖视图，图11为沿图8的B-B’线的剖视图。另外，在图8中省略了背面基板的图示。此外，图1至图7的同一符号对应同一功能部分。
实施例3为在背面基板101的主面上形成有栅极线4，并在该栅极线4上经由绝缘层7形成阴极部10的结构。在栅极线4上具有与该栅极线同层且与该栅极线相连接的栅极支线5。在绝缘层7上形成有阴极线2及阴极基底11，在阴极基底11的表面设有电子发射层12，由此来构成阴极部10。并且，如图10所示，阴极基底11在其长度方向两端与一对阴极线2、2电连接。
在该阴极部10的左右两侧以夹持阴极部10的方式配置有一对栅极1a、1b。该一对栅极1a、1b由与阴极部相对一侧与该阴极部10的长度方向平行的部分、及比该平行的部分面积大的栅极连接部9构成。为了设置贯通绝缘层7并用于与栅极支线5及栅极1a、1b电连接的接点孔13而将栅极连接部9的面积扩大。栅极1a、1b在栅极连接点8处经由接点孔13连接在与栅极线4相连的栅极支线5上。
这样，根据实施例3，由于栅极线形成在阴极线的下层，所以扩大了绝缘层表面侧的阴极结构的形成空间，通过将阴极线作为两层结构并列配置所有的阴极部，即使在阴极部上发生断线，该断线的影响也不会波及到其他的阴极部。
图12为用于说明本发明实施例4的主要部分俯视图。另外，图13为图12中的阴极线及阴极支线之间的连接点的应力缓和作用说明图。该实施例为本发明适用于背面基板的实施例，其中背面基板作为其基本结构具有上述实施例3的结构。如先前的说明，在通过对银浆等导电性的浆料进行印刷而形成布线或电极的方法中，在导电性浆料印刷后的烧成工序中，该导电性浆料会产生收缩。在实施例4中，如图12所示，将两根阴极线2制成齿顶相互为反向的锯齿结构，在间隔变大的锯齿与锯齿之间通过阴极部搭桥连接。阴极部10经由与其阴极基底11相连的阴极支线6在阴极连接点3处与阴极线的齿顶部分相连接。
印刷阴极线2、阴极基底11、阴极支线6，由于在对其进行烧成时的收缩，在阴极线2上的阴极连接点3处产生了如图13箭头A1、A2所示的沿相互分离方向的拉伸应力。其结果是，作用有使阴极连接点3朝箭头A3所示方向位移的力。因此，即使阴极部的阴极基底收缩，该收缩也会因阴极连接点3的位移而被缓和，从而避免了断线的发生。另外，由于这种锯齿结构，阴极线自身的拉伸应力也被缓和，从而也防止了其断线。
根据实施例4，再实施例3的效果的基础上，阴极部的断线被抑制，并且阴极线自身的拉伸应力也被缓和，从而防止了其断线。
图14为用于说明本发明实施例5的、在背面基板的主面上形成的电子发射结构的立体图。另外，图15为仅将图14中的阴极部放大的俯视图。实施例5的特征在于通过构成阴极部的阴极基底的拉伸应力来避免断线。该实施例为本发明适用于在图4至图7中说明的实施例2的背面基板的实施例，但是也同样适用于其他实施例。
在实施例5中，在构成阴极部10的阴极基底11的一部分上设有易断裂部51a，该易断裂部51a对于拉伸应力比阴极部的其他部分易断。该易断裂部51a为在阴极基底11的电子发射层12的形成区域两侧向内切入的切口。
阴极基底等在印刷后进行烧成时，在该阴极基底等发生收缩的情况下，由于该收缩引起的拉伸应力集中在由切口形成的易断裂部51a上，使这部分先断裂。根据实施例5，能够抑制由于断裂而引起的能在动作上产生致命故障的其他部分的断裂。
图16为用于说明本发明实施例6的、仅放大背面基板中的阴极部表示的剖视图。在实施例6中，在构成阴极部10的阴极基底11的背面上形成有横跨该阴极基底11的宽度方向的槽，将该槽作为易断裂部51b。实施例6与实施例5相同，在阴极基底等印刷后进行烧成时，在该阴极基底等发生收缩的情况下，由于该收缩引起的拉伸应力集中由切口形成的易断裂部51b上，使这部分先断裂。这样就能够抑制由于断裂而引起的能在动作上产生致命故障的其他部分的断裂。
图17为用于说明本发明实施例7的、与图16相同的仅放大背面基板中的阴极部表示的剖视图。在实施例7中，在构成阴极部10的阴极基底11的表面上形成有横跨该阴极基底11的宽度方向的槽，将该槽作为易断裂部51c，包含该槽形成有电子发射层12。实施例7与实施例6相同，在阴极基底等印刷后进行烧成时，在该阴极基底等发生收缩的情况下，由于该收缩引起的拉伸应力集中由切口形成的易断裂部51c上，使这部分先断裂。这样就能够抑制由于断裂而引起的能在动作上产生致命故障的其他部分的断裂。
图18为用于说明本发明实施例8的、与图17相同的仅放大背面基板中的阴极部表示的剖视图。在实施例8中，形成有比构成阴极部10的阴极基底11的材料熔点高的金属材料的膜，将该膜作为易断裂部51d。由于构成该易断裂部51d的高熔点金属材料的膜在阴极基底等的烧成温度下没有充分烧成，因此该高熔点的金属材料膜部分与其他部分相比其机械结构脆弱，当发生拉伸应力P时会率先断裂。这样就能够抑制由于断裂而引起的能在动作上产生致命故障的其他部分的断裂。
图19为用于说明构成本发明的图像显示装置的显示元件的整体结构的局部剖切立体图。另外，图20为沿图19的A-A’线的剖视图。图21为说明图19中的前面基板结构例的部分剖视图。该图像显示元件将具有形成了阴极结构的背面基板101的背面板100及具有形成了荧光体和阳极结构的前面基板201的前面板200在其周缘通过密封框302密封而形成真空容器。
在两基板之间，为了将所谓的盒间隔(cell gap)限制在规定值而配置有多个隔片301。并且，当真空容器内部通过排气管303排气后，完全密封闭排气管303，确保规定的真空度。
在图21中，将前面板200使其主面朝向纸面的上侧而表示。前面板200在前面基板201的主面上依次形成有黑矩阵框202、荧光体203、阳极204。荧光体203分别与呈矩阵状形成在背面板100上的阴极部(像素)对应而呈矩阵状配置。构成前面板的前面基板通常为透明玻璃板。另外，构成背面板的背面基板由玻璃板或陶瓷制成。
前面板200，在前面基板201上形成黑矩阵框202的图形后，在黑色矩阵框202的开口处形成荧光体203，并在其上通过蒸镀金属层(例如铝)而形成阳极204。然后，将作为主面的阳极204一侧与背面板100的主面相对，并通过密封框302贴合在一起。将排气管303贯通贴合后的部分的内部并排气后，将排气管熔融完全密封。此外，每个荧光膜分别与一个像素对应，在全色表示的情况下通过红、绿、蓝的像素构成一个彩色像素。
另外，在上述说明中，阳极虽然形成在前面基板201的最上层(荧光面上)，但是也可以首先形成阳极，随后再在其上形成黑色矩阵框及荧光膜。但是，在这种情况下，作为阳极必须使用透明电极。另外，阳极并不限于实心电极(ベタ電極)，可以在扫描电极或数据电极的排列方向上形成任意的格纹状。
在使用实施例中的显示板构成的图像显示装置中，在阳极上外加10kV的电压，可在当控制电极的电压为0V，阴极电压为0V的情况下发射电子，并可在控制电极的电压为-50V，阴极的电压为50V的情况下停止电子发射。从该状态，在控制电极或阴极的仅任何一方的电压为0V的情况下，都能使电子发射停止，并使所谓的矩阵动作。
此外，本发明并不限于上述实施例所说明的结构，只要不脱离本发明的技术思想，也可以进行各种变更。
权利要求
1.一种图像显示装置，具有由第1基板及第2基板构成的显示元件，及向所述显示元件供给显示信号的驱动电路，其特征在于所述显示元件具有第1面板及第2面板，所述第1面板在作为所述第1基板表面的一侧的主面上具有多个电子线源，该多个电子线源由阴极部及控制电极构成且呈矩阵状排列，所述阴极部由电子发射层及向该电子发射层供给电子的阴极基底构成，所述控制电极与该阴极部电绝缘，且用于控制从该阴极部发射出的电子的量；多条阴极线及多条控制电极线，其将分别构成所述电子线源的所述阴极部及所述控制电极分别分成多组，该多条阴极线及多条控制电极线与每组电连接，通过分别对所述阴极线及所述控制电极线的一部分进行选择，使被指定的所述电子线源发射出电子；所述第2面板在作为所述第2基板表面的一侧的主面上具有与所述电子线源的排列对应的、接受从该电子线源发射出的电子并发光的、呈矩阵状配置的多个荧光体及对所述电子进行加速的阳极，使所述第1面板的主面与所述第2面板的主面相对，将其周边直接或通过密封框间接地封固，在两面板的主面之间形成减压的内部空间，所述阴极基底与阴极线电连接，所述阴极线具有比该阴极基底横截面积大的横截面积，所述阴极基底不经由其他的阴极基底而连接在驱动电路上。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述电子发射层形成在所述阴极基底的表面。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底通过从该阴极基底延伸的阴极支线电连接在所述阴极线上。
4.如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极线比所述阴极基底的宽度宽。
5.如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底经由所述阴极支线在多个位置连接在所述阴极线上。
6.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底在该阴极基底的两端连接在所述阴极线上。
7.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底的一部分具有拉伸强度比该阴极基底的其他部分小、容易断裂的部分。
8.如权利要求5所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极线上的、位于与所述阴极基底的连接点处的该阴极线收缩时的位移方向与所述阴极基底的收缩方向大致相同。
9.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底由粒子的烧结体构成。
10.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底通过印刷形成。
11.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述控制电极与所述阴极部被配置在与所述第1基板的主面平行的同一平面内。
12.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底与所述控制电极形成于在所述第1基板的主面上形成的同层的绝缘膜上。
13.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于所述电子发射层的主要成分为碳纳米管、微细碳纤维、金刚石、类金刚石碳的任何一种。
14.如权利要求10所述的图像显示装置，其特征在于从作为所述阴极部上的任意一点的第1点开始向所述阳极的表面下降的垂线的长度与从距所述阴极部上的所述第1点最近的所述控制电极上的第2点开始向所述阳极的表面下降的垂线长度的差，为所述第1点的阴极的膜厚或所述第2点的所述控制电极的膜厚中的膜厚大的一方的膜厚以下。
15.一种图像显示装置，具有由第1基板及第2基板构成的显示元件，及向所述显示元件供给显示信号的驱动电路，其特征在于所述显示元件具有第1面板及第2面板，所述第1面板在作为所述第1基板表面的一侧的主面上具有多个电子线源，该多个电子线源由阴极部及控制电极构成且呈矩阵状排列，所述阴极部由电子发射层及向该电子发射层供给电子的阴极基底构成，所述控制电极与该阴极部电绝缘，且用于控制从该阴极部发射出的电子的量；在第1方向上延伸、且在与第1方向成直角的第2方向上排列的阴极线及在所述第2方向上延伸、且在所述第1方向上排列的控制线，所述阴极基底与所述阴极线连接，所述控制电极与所述控制线连接；所述第2面板在作为所述第2基板表面的一侧的主面上具有与所述电子线源的排列对应的、接受从该电子线源放出的电子并发光的、呈矩阵状配置的多个荧光体及对所述电子进行加速的阳极，使所述第1面板的主面与所述第2面板的主面相对，将其周边直接或通过密封框间接地密固，在两面板的主面之间形成减压的内部空间，所述阴极基底与所述阴极线独立存在。
16.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底与所述阴极线隔着绝缘物形成于不同的层。
17.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于在从主面俯视所述第1面板的情况下，所述阴极基底与所述阴极线形成在不同的位置上。
18.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于所述电子发射层的主要成分为碳纳米管、微细碳纤维、金刚石、类金刚石碳的任何一种。
19.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极基底的宽度比所述阴极线的宽度小。
20.如权利要求15所述的图像显示装置，其特征在于所述阴极线及所述阴极基底是通过印刷法形成的。
全文摘要
本发明提供一种图像显示装置，该图像显示装置能够抑制伴随布线图形的细线化产生的断线，没有大面积的显示缺陷。将阴极部(10)由电子发射层(12)及承载该电子发射层的阴极基底(11)构成。并且，另外设置阴极线(2)，将阴极部(10)与阴极线(2)通过阴极支线(6)电连接。
文档编号H01J29/04GK1929083SQ20061012894
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月4日 优先权日2005年9月5日
发明者矢口富雄, 山崎哲也, 宗吉恭彦, 冈井诚, 佐佐木进, 石川纯, 林伸明 申请人:株式会社日立显示器