图像显示设备的制作方法

专利名称：图像显示设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像显示设备，尤其涉及布置在面板上的金属背的配置。
背景技术：
作为基于与阴极射线管相似的光发射原理的平板显示设备，已知
场发射显示器(FED)和表面传导电子发射器显示器(SED)。在这 种平板显示设备中，具有高能的电子束被照射到荧光体上，并且荧光 体发射光，从而获得想要的图像。
图6中示出了在这种平板显示设备中使用的一般荧光屏配置。遮 光层21和围栏层22被布置在面板120上。发射红色、绿色、或者蓝 色这三种颜色中的一种的光发射体24形成在遮光层21的开口 23中。 光发射体24被金属背125覆盖。如图7所示，当将电子束照射在红 色、绿色、和蓝色的每个光发射体24R、 24G、 24B时，电子束27照 射在每个光发射体24R、 24G、 24B的中心区域上，并且照射到外围 区域的照射量很小。
遮光层21由黑色物质制成，它通过吸收外部光来降低反射系数， 从而防止外部光的反射并提高屏幕的黑度。围栏层22是划分每个光 发射体24以使得光发射体24被容纳在预定位置的壁，并且通常具有 大约与光发射体24相同程度的膜厚度。围栏层22不是必备配置，并 且在一些配置中不被使用。
通常，开口 23以点的形式被垂直或者水平地依次排列，并且形 成每个光发射体24的填充部分。光发射体24由为了覆盖开口 23而 填充的荧光体微粒31构成，并且通过电子束的照射来执行所需的光 发射。金属背125把从荧光体微粒31向后板侧发射的光向着显示设
备的正面侧反射，从而提高光发射强度。
图8示出了常规面板的横截面。

发明内容
如上所述，光发射体24包括电子照射量大的区域(中心区域) 和照射量小的区域(外围区域)。主要通过在中心区域的光发射来执 行图像显示，但是外部光同时从显示设备外部进入光发射体24和金 属背125，并从金属背125向着显示设备外部反射。这种外部光的反 射使得黑度降低。
本发明的 一个目的是提供一种图像显示设备，该图像显示设备能 够防止外部光的反射所引起的黑度降低，同时抑制对亮度的影响。
本发明的图像显示设备包括后板和面对该后板的面板。后板包括 电子发射装置；并且面板包括用于通过来自电子发射装置的电子照射 而发射光的光发射体、以及布置在电子发射装置和光发射体之间的金 属背，所述光发射体包括笫一区域和第二区域，在该第一区域中，相 对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50%，在该第二区 域中，该亮度小于50%。金属背在第二区域中的轮廓的算术平均偏差 大于金属背在第一区域中的轮廓的算术平均偏差。
本发明的另一种图像显示设备包括后板和面对该后板的面板。后 板包括电子发射装置；并且面板包括用于通过来自电子发射装置的电 子照射而发射光的光发射体、以及布置在电子发射装置和光发射体之 间的金属背，光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中， 相对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50%,在该第二 区域中，该亮度小于50%。覆盖第二区域的金属背的面积相对于第二 区域的面积的比小于覆盖第一区域的金属背的面积相对于第一区域 的面积、的比。
本发明的再一种图像显示设备包括后板和面对后板的面板。后板
包括电子发射装置；并且面板包括用于通过来自电子发射装置的电子 照射来发射光的光发射体、以及布置在电子发射装置和光发射体之间 的金属背，光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中，相
对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50%，在该第二区 域中，该亮度小于50%。金属背至少覆盖第一区域，且第二区域中的 漫反射系数小于第一区域中的漫反射系数。
本发明中的"轮廓的算术平均偏差"(Ra)由JIS B 0601 (1994)定义。
在本发明中"漫反射系数"表示散射光与平面上的入射光的比率。 具体地，漫反射系数指的是当关于平面的法线的入射角为45度并且 光接收角为0度时所测量的比率。
根据本发明，提供一种图像显示设备，所述图像显示设备能够防 止外部光的反射所引起的黑度降低，同时抑制对亮度的影响。


图l是示出了本发明第一实施例的面板的示意性横截面视图2A是图1中所示的面板的部分放大截面视图，图2B是图1 中所示的面板的部分放大视图的另一个例子；
图3是描述制造图1中所示的面板的方法的框架模式视图； 图4是示出了本发明第二实施例的面板的示意性横截面视图； 图5是示出了本发明第三实施例的面板的示意性横截面视图； 图6是示出了常规平板显示设备中的一般荧光屏配置的视图； 图7是示出了电子束被照射在光发射体上的状态的框架模式视 图；并且
图8是采用金属背分离配置的常规平板显示设备中的面板的示 意性横截面视图。
具体实施例方式
现在将要描述本发明的实施例。本发明的图像显示设备被合适地
应用于FED和SED。
(第一实施例)
图1是本发明的第一实施例中所使用的焚光屏配置的示意性横
截面视图。平板显示设备l包括后板40和面板20，其中后板40和面 板20通过适合的方法用侧壁(未示出)彼此面对地连附，并且具有 保持真空的内部(间隙42)。后板40包括大量面向间隙42的电子发 射装置41。
面板20包括大量光发射体24和一个金属背25。光发射体24被 布置为面对间隙42,并通过来自相应的电子发射装置41的电子照射 来发射光。金属背25被布置在电子发射装置41和光发射体24之间。 光发射体24形成在玻璃衬底32上，并且其上部被金属背25的一部 分覆盖。面板20包括用于分开相邻光发射体24的遮光层21(遮光部 件)，并且围栏层22形成在遮光层21上。光发射体24被形成在遮 光层21的开口 23处。光发射体24被分别分配给红色、绿色、和蓝 色之一的光发射，如图7中所示，但是只示出了一个光发射体。
光发射体24包括中心区域24a和外围区域24b，在中心区域24a， 每单位面积的电子照射量比较大，而在外围区域24b，电子照射量比 较小。如图7所示，照射到光发射体24的电子束27的照射范围(中 心区域24a)小于光发射体24的面积。光发射体24的外围区域24b 具有非常小的电子束密度，因而它对光发射的贡献小。图l中的点划 线A-A、 B-B示出了中心区域24a和外围区域24b的边界部分。这 里，中心区域24a和外围区域24b的边界被定义为一条线，在这条线 上，要被照射的电子束密度变为最大值的一半。即，本发明中的中心 区域24a或者"第一区域"是相对于光发射体24中的亮度最大值的亮 度大于或者等于50%的区域。另外，本发明中的外围区域24b或者"第 二区域"是相对于光发射体24中的亮度最大值的亮度小于50%的区 域。换言之，本发明中的"第一区域"和"第二区域"是通过亮度相对于 光发射体中的亮度最大值的比率来定义的区域，而不是通过如光发射 体24的中心或者外围之类的位置来定义的。
金属背25包括取决于形成位置的第一部分25a、第二部分25b、
和第三部分25c。第一部分25a是当从后板40以与面板20正交的方 向(以后称为面板正交方向D)观察面板20时覆盖中心区域24a的 部分。第二部分25b是当从后板40以面板正交方向D观察面板20时 覆盖外围区域24b的部分。第三部分25c是当从后板40以面板正交 方向D观察面板20时覆盖遮光层21的部分。
现在将要描述耐压特性，它是诸如FED和SED之类的平板显示 设备特有的问题。配置显示设备的面板和后板之间的间隙具有几毫米 的数量级，并且由于对该间隙施加高电压，因此与阴极射线管相比更 容易发生放电。这样，已经公开了如图8中所示的对每个光发射体分 离金属背(吸气剂层)的耐放电技术。吸气剂分离层2被布置在黑矩 阵层5上，且覆盖荧光体层6的吸气剂层和覆盖黑矩阵层5的吸气剂 层以分离的方式被布置。这样，即使在某个光发射体24中发生放电， 由于要对其传输放电电流的金属背(吸气剂层)是分离的，从而放电 的影响将被局部化。
这种耐放电技术被用于本实施例中，其中金属背分离层26被形 成于遮光层21上，且第三部分25c被形成于金属背分离层26上。即， 第三部分25c 4皮布置在与第一部分25a和第二部分25b相比更靠近电 子发射装置41的位置，因而是物理分离的，结果，与第一部分25a 和第二部分25b电气分离。希望金属背25至少沿着光发射体24的一 侧与相邻的金属背25电气分离。
图2A是边界部分附近的金属背的部分放大视图。金属背在第二 部分25b的轮廓的算术平均偏差(Ra)大于金属背在第一部分25a的 轮廓的算术平均偏差(Ra)。具体地，在外围区域24b，金属背25 遵循荧光体微粒31的形状而紧密贴附到荧光体微粒31上，因而凹凸 程度大。金属背的这种凹凸程度例如可以利用SEM横截面来检验。 该凹凸程度也可以通过测量金属背表面的高度来检验。
金属背25在第二部分25b的漫反射系数小于第一部分25a的漫 反射系数。如上所述，这里"漫反射系数"表示散射光相对于平面上的 入射光的比率。具体地，漫反射系数指的是关于平面法线的入射角为 45度并且光接收角为0度时测量的比率。漫反射系数代表屏幕的颜色 的亮度，因而图像显示设备中的低的漫反射系数将意味着提高屏幕的 黑度。
根据这种配置，第二部分25b散射了从平板显示设备l的外部进 入的外部光，并且把来自面板20的光向着平板显示设备1的外部反 射，因而漫反射系数降低，并且相对于现有技术改善了屏幕的黑度。 本实施例通过增大金属背的凹凸程度，抑制了光发射体24的对光发 射的贡献很少的外围区域24b的外部光的反射所引起的不利效果。因 此，当照射的电子束的大小相对于光发射体24的大小来说很小时本 实施例是有效的。
在本实施例中，由于在外围区域24b中金属背25和荧光体微粒 31之间的每单位面积的接触面积增大，在外围区域24b，金属背25 对荧光体微粒31的粘附力提高。因此，本实施例还有一个优点，即 金属背25不容易被剥离，并且能够提高耐压特性。即，由于加速电 子束的大电场被施加于FED和SED中的面板和后板之间的小间隙42 上，板之间经常发生放电。特别是，形成在荧光体上的金属背经常被 库伦力剥离并引起放电。这个问题在金属背分离配置中尤其显著，在 该配置中，金属背25的附着力只能从接触荧光体微粒31的部分得到。 进而，由于金属背25在微粒直径大的荧光体微粒31的顶点处形成得 基本上平坦，与荧光体微粒31的接触表面小，并且金属背25容易被 剥离。如果为了克服这种问题在中心区域24a增大金属背25和荧光 体微粒31的接触区域，则金属背25的表面不可避免地遵循荧光体微 粒31而成为凹凸形状，从而来自荧光体微粒31的原本要被向前方反 射的背光散射，并且亮度降低。在本实施例中，在外围区域24b，金 属背25和荧光体微粒31的黏附力被增强，同时保持中心区域24a的 形状平坦，因而金属背25不那么容易被剥离，同时抑制对亮度的影 响，并且可以增强耐压特性。
在上面的描述所参考的图2A中，作为中心区域24a和外围区域 24b的边界部分的点划线A - A处于等于金属背的第一部分25a和第
二部分25b的边界的位置，但是本发明不局限于这种配置。即，即使 点划线A - A处于不同于金属背的第一部分25a和第二部分25b的边 界的位置，也能获得本发明的优点。图2B示出了一种配置，其中金 属背的第 一部分25a不仅覆盖中心区域24a ，而且还覆盖外围区域24b 的一部分。即，本发明中的金属背不限于只覆盖"第一区域，，的配置， 而是包括覆盖"至少第一区域"的配置。
在这种情况下，金属背在外围区域24b的第一部分25a中的漫反 射系数和轮廓的算术平均偏差(Ra)与金属背在中心区域24a的第一 部分25a中的漫反射系数和轮廓的算术平均偏差(Ra)没有区别。然 而，"第二区域中的漫反射系数，，和"金属背在第二区域中的轮廓的算 术平均偏差"不是指这种局部区域而是指对每单位面积平均的漫反射 系数和轮廓的算术平均偏差(Ra)。在图2B中，覆盖中心区域24a 的金属背只是第一部分25a，而覆盖外围区域24b的金属背是第一部 分25a和第二部分25b。因而，在中心区域24a和外围区域24b之间， 对每单位面积平均的漫反射系数和轮廓的算术平均偏差(Ra)不同，
并且漫反射系数和轮廓的算术平均偏差(Ra)的特性显示了与参照图 2A说明的情况相同的特性。这一点对于后面所描述的实施例是相同 的。
已经在本实施例中描述了通过金属背分离层26分离金属背的配 置，但这不是本发明的必备要求。
图3是描述了制造上述金属背的方法的框架模式视图。遮光层 21和围栏层22通过光刻形成在玻璃衬底32上，并且开口 23形成于 遮光层21中。红色、绿色、或者蓝色的荧光体微粒31被填充在每个 开口 23中从而形成光发射体24。通过光刻将金属背分离层26形成在 围栏层22的一部分上。在一个例子中，光发射体24的上表面和围栏 层22在玻璃衬底32上面大约lOfim处，并且围栏层22也具有大约 10jim的厚度。金属背分离层26只形成于光发射体24的左端和右端， 但不局限于此。光发射体24的左右的宽度是150nm，并且要照射的 电子束的半值宽度(中心区域)是120nm，并且光发射体的左端和右端各15nm是外围区域。
通过光刻把第一和第二平面化层28、 29形成在光发射体24上。 金属背25也可以通过淀积金属而形成，但是由于荧光体微粒31是大 约2到8nm的粗微粒，如果简单地淀积荧光体微粒，则间隙会变大， 并且将不会被生长出金属背25。这样，形成两个平面化层28、 29来 填充荧光体微粒31之间的间隙。具体地，形成第一平面化层28使得 所填充的荧光体微粒31的最上方的荧光体微粒31的顶部的部分暴露 出来。第二平面化层29形成于中心区域24a的第一平面化层28上以 便完全填充荧光体微粒31的凹凸，从而获得平坦的表面。在这个状 态下淀积金属层，此后，第一平面化层28和第二平面化层29被除去， 使得紧密贴附于荧光体微粒31的凹凸形状的金属背25被形成于外围 区域24b，如图2中所示。
(第二实施例)
图4是示出了本发明第二实施例的面板的示意性横截面视图。本 实施例具有的特征在于，金属背的第二部分25b包括小孔33,用于暴 露配置光发射体24的荧光体微粒31的一部分。可以为如图中所示的 每个荧光体微粒31形成小孔33，或者可以为每多个荧光体微粒31形 成小孔33。也可以与荧光体^:粒31的阵列间距无关地随机形成小孔 33。通过分离金属背25并且形成裂缝或者洞来形成小孔33。
即，在本实施例中，由于与中心区域24a相比在外围区域24b 中形成大量小孔33，因此覆盖第二区域的金属背的面积相对于外围区 域24b (第二区域)的面积的比率小于覆盖第一区域的金属背的面积 相对于中心区域24a (第一区域)的面积的比率。这里，覆盖第二区 域的金属背的面积和覆盖第一区域的金属背的面积是指从面板正交 方向D向平行于面板20的表面投影的面积中的金属背的面积。例如， 当从面板20的外侧(没有形成后板40的一侧)投影光，并且在面板 20的内侧上(形成后板40的一侧)测量透射的光时，没有测量到透 射光的部分的面积对应于本发明中的金属背的面积。
在外围区域24b中，当外部光进入时， 一些光穿过小孔33射向 后板40—侧。因而，金属背25处的反射被抑制，并且在外围区域24b 降低了漫反射系数，从而相比于现有技术，可以改善黑度。
如上所述，可以通过分离金属背而改善表面耐压特性，但是也是 在这种情况下，放电时在分离的金属背之间生成了电势差。这样，除 非确保与该电势差可比的表面耐压，否则放电区域扩展并且放电电流 增大。在本实施例中，由于金属背在外围区域是分离的，因此在放电 时，电流流过被分离的高电阻状态的金属背。这具有一个优势，即增 强了表面耐压特性。
另外，本实施例还具有一个优势，即改善了作为显示设备的真空 特性。各种树脂和溶剂，如具有丙烯酸树脂作为主要成分的有机树脂 溶液被用于形成荧光屏，但是这种树脂和溶剂在煅烧时分离并且销 毁。然而，氧气的供给在分离和销毁中是必要的，其中如果氧气缺乏， 则分离和销毁变得不充分，并且树脂和溶剂保留在显示设备的内部空 间中，从而引起真空度变差。电子发射装置对残留的气体是敏感的， 尤其是面对电子发射装置的荧光屏的气体放电率必须被严格抑制。在 现有技术中，氧气供给被金属背所覆盖的内侧上的金属背遮挡，因而 树脂和溶剂的分离和销毁容易不充分。由于在本实施例中金属背25 在外围区域24b是被分离的，因此氧气从金属背25的小孔33被提供 给金属背25的内侧，从而快速分离和销毁树脂和溶剂。小孔33也促 进从树脂和溶剂的分离中生成的气体的排放，因而能够进一步改善真 空特性。
上述的制造金属背的方法与第一实施例中制造金属背的方法基 本相同。在第一实施例中，在形成第一平面化层28时，被填充的荧 光体微粒31当中的最上方的荧光体微粒31的顶端的一部分被暴露出 来。另一方面，在第二实施例中，当形成第一平面化层28时，被填 充的荧光体微粒31当中的最上方的荧光体微粒31的顶端的暴露程度 大于第一实施例中的暴露程度。具体地，例如当第一平面化层28被 形成到暴露所有最上方的荧光体的程度时，能够形成本实施例的具有
小孔33的金属背。 (第三实施例)
图5是示出了本发明的第三实施例的面板的示意性横截面视图。 本实施例具有的特征在于，金属背分离层被形成为大大地突出，以便 覆盖外围区域，并且在光发射体的外围区域处不形成金属背。
面板20包括分开相邻的光发射体24的遮光层21、以及金属背 分离层261。该金属背分离层261包括沿着面板正交方向D延伸并且 靠近电子发射装置的第一边缘面34、以及远离电子发射装置的第二边 缘面35。当从后板(未示出)以面板正交方向D观察面板20时，第 一边缘面34覆盖遮光层21和外围区域24b,并且第二边缘面35覆盖 遮光层21的至少一部分。金属背25还包括用于当从后板以面板正交 方向D观察面板20时覆盖遮光层21的第三部分25c。第二和第三部 分25b、 25c被布置为在与第一部分25a相比更靠近电子发射装置的 位置上覆盖金属背分离层261。金属背分离层261在横向方向上向光 发射体24侧突出，并且在光发射体24的左右两端的外围区域24b中 形成不淀积金属背25的区域，但是不淀积金属背的区域不局限于此。
在本实施例中，在第一和第二实施例中紧密贴附于外围区域24b 的金属背(第二部分25b)被布置在金属背分离层261上。因而，需 要外部光穿过金属背分离层261的一部分以便进入第二部分25b，因 而到达第二部分25b的外部光的强度变得比当第二部分25b形成在荧 光体上时更小。因而，相比于现有技术，漫反射系数降低并且黑度改 善。另外，由于在本实施例中金属背25没有布置在外围区域24b，对 于表面耐压和真空度特性，获得和第二实施例相同或者更好的效果。
(第四实施例)
在第一实施例和第二实施例中，如果金属背的第二部分25b被布 置在光发射体24的外围区域24b的至少一部分上，则能够获得本发 明的效果。例如，金属背的第二部分25b可以被布置在光发射体24
的左端和右端或者上端和下端，或者金属背的第二部分25b可以被布 置在光发射体24的一侧，
在第三实施例中，只要没有淀积金属背25刮区域形成在光发射 体24的外围区域24b的至少一部分中，就可以获得本发明的效果。 例如，没有淀积金属背25的区域可以形成在光发射体24的左端和右 端或者上端和下端的外围区域24b中，或者没有淀积金属背25的区 域可以形成在光发射体24的一侧上。
虽然参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不 限于所公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围应被给予最宽的 解释以便涵盖所有变型、等同结构和功能。
本申请要求2006年11月15日提交的日本专利申请 No.2006-309175的优先权，通过引用将该申请的全文并入到本文中。
权利要求
1.一种图像显示设备，所述图像显示设备包括后板和面对该后板的面板；其中所述后板包括电子发射装置；所述面板包括通过从所述电子发射装置照射的电子来发射光的光发射体、以及布置在所述电子发射装置和所述光发射体之间的金属背，所述光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50％，在该第二区域中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度小于50％；以及金属背在所述第二区域中的轮廓的算术平均偏差大于金属背在所述第一区域中的轮廓的算术平均偏差。
2. —种图像显示设备，所述图像显示设备包括后板和面对该后 板的面板；其中所述后板包括电子发射装置；所述面板包括通过从所述电子发射装置照射的电子来发射光的 光发射体、以及布置在所述电子发射装置和所述光发射体之间的金属 背，所述光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中，相对 于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50%，在该笫二区域 中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度小于50%;以及覆盖所述第二区域的金属背的面积相对于所述第二区域的面积 的比率小于覆盖所述第一区域的金属背的面积相对于所述第一区域 的面积的比率。
3. —种图像显示设备，所述图像显示设备包括后板和面对该后 板的面板；其中所述后板包括电子发射装置；所述面板包括通过从所述电子发射装置照射的电子来发射光的 光发射体、以及布置在所述电子发射装置和所述光发射体之间的金属 背，所述光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50%，在该第二区域 中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度小于50%;所述金属背至少覆盖所述第一区域；以及所述第二区域中的漫反射系数小于所述第一区域中的漫反射系数。
4. 根据权利要求l所述的图像显示设备，其中 所述面板包括多个光发射体和相邻的所述光发射体之间的遮光部件；以及覆盖所述遮光部件的金属背与接触所述光发射体的金属背分离。
5. 根据权利要求2所述的图像显示设备，其中 所述面板包括多个光发射体和相邻的所述光发射体之间的遮光部件；以及覆盖所述遮光部件的金属背与接触所述光发射体的金属背分离。
6. 根据权利要求3所述的图像显示设备，其中 所述面板包括多个光发射体和相邻的所述光发射体之间的遮光部件；以及覆盖所述遮光部件的金属背与接触所述光发射体的金属背分离。
7. 根据权利要求4所述的图像显示设备，其中所述金属背沿着 所述光发射体的至少一侧与相邻的所述金属背电气分离。
8. 根据权利要求5所述的图像显示设备，其中所述金属背沿着 所述光发射体的至少 一侧与相邻的所述金属背电气分离。
9. 根据权利要求6所述的图像显示设备，其中所述金属背沿着 所述光发射体的至少一侧与相邻的所述金属背电气分离。
全文摘要
本发明涉及一种图像显示设备，其包括后板以及面对该后板的面板；其中后板包括电子发射装置；并且面板包括用于通过来自电子发射装置的电子照射来发射光的光发射体、以及布置在电子发射装置和光发射体之间的金属背。光发射体包括第一区域和第二区域，在该第一区域中，相对于光发射体中的亮度最大值的亮度大于或者等于50％，在该第二区域中，该亮度小于50％；并且金属背在第二区域中的轮廓的算术平均偏差(Ra)大于金属背在第一区域中的轮廓的算术平均偏差(Ra)。
文档编号H01J29/18GK101183634SQ20071018693
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年11月15日
发明者伊吹裕昭, 小柳津刚, 横田昌广 申请人:佳能株式会社;株式会社东芝