专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种图像显示装置，其具有第一基板，该第一基板具有包括多个电子 发射器件的电子源；第二基板，该第二基板具有用于加速电子的加速电极，并与第一基板相 对地设置；以及被设置在第一基板和第二基板之间的隔离物。
背景技术：
以前，作为电子发射器件的利用形式，可以提及图像显示装置。例如，平板型电子 束显示板是已知的，其中使电子源基板和相对基板平行地彼此面对，并且所述平板型电子 束显示板被抽成真空，在所述电子源基板中，形成有大量冷阴极电子发射器件，所述相对基 板配备有用于加速从电子发射器件发射的电子的阳极电极，以及作为发光件的荧光件。此 外，下面把电子源基板称为后板，把配备有阳极和作为发光件的荧光件的相对基板称为面 板。此外，在被抽空的电子束显示板中，隔离物被设置成耐受大气压的结构。在日本专利申请待审公开No. 2000-311632 (对应于美国专利No. 6809469)中，规 定了隔离物中的二次电子发射特性的角度相关的倍增系数，并且说明了按照入射角和电子 的分布改变凹凸结构。具有作为例子关于具有随机的凹凸性的隔离物的说明。在日本专利待审公开No. 2003-223858 (对应于美国专利No. 6963159)中，说明了 在隔离物表面内形成带状凹凸结构，并对于隔离物的每个表面区域改变槽的深度或槽的间 距。此外，还说明了在形成隔离物基板时使用加热拉延方法。在日本专利申请待审公开No. 2003-223857中，说明了在隔离物表面中形成的凹 凸形状中的带电状态，即其表面面向电子源侧的一面带负电，其表面面向电子束照射件侧 的一面，或者沿着连接电子源和电子束照射件的法线的一面带正电。不过，我们发现了一个新的问题，即在使用常规的隔离物结构的显示设备中，由电 子发射器件发射的电子束在面板上的到达位置可能依驱动信号(依亮度信号的幅值)而改 变。在具有这个问题的显示设备中，因为亮点的位置随驱动信号的改变而改变，结果引起显 示图像的质量劣化，因而必须解决这个问题。本发明旨在提供一种可以解决这个新问题的 新的图像显示装置。
发明内容
因而，本发明的第一个方面旨在提供一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相 对地设置；以及
隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间 隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，并满足以下的关系式，沿从 第一基板到第二基板的方向凹凸结构的凹陷部分的长度是A，凸起部分的长度是B，凹陷部 分的二次电子发射系数是Sa，凸起部分的二次电子发射系数是δΒ，入射到凹陷部分中并 被凹陷部分捕获的电子的概率是α，凹凸结构的深度是d，图像显示装置操作期间第一基
板和第二二基板之间的电场强度是Ε，
(公式1)"1
11 —a
(公式2)
Ι5Α JE
(公式3)O. 5 X“二5xi-—
.(α — 1) 5a+ 1 . B(α - 1 ) δΑ+ 1 .
O此外，本发明的第二方面旨在提供一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相 对地设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间 隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，沿从第一基板到第二基板 的方向凹凸结构的凹陷部分的长度是Α，凸起部分的长度是B，凹凸比Α/Β从第一基板侧朝 向第二基板侧逐渐变大。此外，本发明的第三方面旨在提供一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相 对地设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间 隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，所述凹凸结构包括多个凹 凸形状，其中倾斜平面的最大倾斜角是不同的，在第一基板侧的区域内形成的凹凸形状的 最大倾斜角大于在第二基板侧的区域内形成的凹凸形状的最大倾斜角。此外，本发明的第四方面旨在提供一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相 对地设置；以及
5
隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间 隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有其中多个凹凸形状被周期地形成的凹 凸结构，第二基板侧的凹凸形状的周期大于第一基板侧的凹凸形状的周期。此外，本发明的第五方面旨在提供一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相 对地设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间 隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，所述凹凸结构包括多个深 度不同的凹凸形状，在第一基板侧的区域内形成的凹凸形状的深度大于在第二基板侧的区 域内形成的凹凸形状的深度。由下面参照附图对示例的实施例的说明可以明了本发明的进一步的特征。
图1是用于说明本发明的第一实施例的电子束设备的截面图；图2是用于说明本发明的第二实施例的电子束设备的截面图；图3是在本发明的第一实施例中关于隔离物表面的凹凸比的分布的说明性曲线；图4A、4B、4C和4D是说明作为本发明的实施例可采用的凹凸形状的例子的示意 图；图5是说明作为本发明的实施例的电子束设备的结构的局部剖开的立体图；图6A和6B是说明凹凸结构的示意图；图7是说明凹陷和凸起的内部的带电状态的示意图；图8A和8B是说明当隔离物表面的电荷平衡被打破时在隔离物附近的电场的情况 的示意图；图9是说明作为本发明的实施例可采用的凹凸形状的例子的示意图；图IOA和IOB是关于在热拉延时不产生不需要的弯曲的母材的形状的示意图；图11是说明普通绝缘材料的二次电子发射系数对入射能量和入射角度的依赖性 的示意图；图12是关于在由普通材料制成的隔离物基材中从后板到面板的凹凸比的合适分 布范围的示意图；图13是用于生产隔离物基板的热拉延设备的示意图；图14A、14B和14C是说明在隔离物表面上不连续地形成多个凹陷部分的情况下形 状的例子的图；图15是用于说明本发明的第四实施例的图像显示装置的截面图；图16是用于说明本发明的第五实施例的图像显示装置的截面图；图17是用于说明本发明第六实施例的图像显示装置的截面图；图18是用于说明本发明的第一实施例的图像显示装置的另一个例子的截面图19是说明凹陷和凸起的最大倾斜角的定义的示意图；图20是说明和隔离物碰撞的电子轨道的情况的示意图；图21是说明在面板上形成的荧光件膜的阵列的例子的示意图；图22是说明在本发明的第五实施例中凹陷和凸起的最大倾斜角的曲线图；图23是用于说明不同的凹凸结构的图；图24是用于说明在隔离物表面上不连续地形成多个凹陷部分的情况下的面积比 的图；以及图25是说明在电荷间隔和图像质量劣化之间的关系的曲线图。
具体实施例方式本发明涉及一种电子束设备例如图像形成设备，具体地说，本发明可适合用于使 用电子源的平板型图像显示装置，在电子源中多个电子发射器件被设置在平面的基板上。 在说明每个发明的特定形式之前，下面简要说明每个发明的特征。首先，按照第一发明，考虑到照射到隔离物表面上的电子的入射能量和入射角度， 对于隔离物表面上的每个区域按照二次电子发射系数把凹凸比(凹陷和凸起部分的长度 的比)控制在一个规定的范围内。结果，在一个凹凸周期内产生的正电荷量和负电荷量变 得几乎同量，因而，可以使得它们对相邻电子轨道的影响小。因而，即使入射到隔离物表面 中的电子的量按照驱动信号的变化而波动，在一个凹凸周期内在隔离物表面上的电荷量也 变得近似为零，因而，电子束轨道被稳定，而与驱动信号的改变无关。我们认为这基于以下的因素。隔离物的二次电子发射系数具有按照从后板朝向面 板的操作电压的分布。此外，分布状态表示一个值，该值也按照入射到隔离物中的电子的入 射角而改变。其例子示于图11。因此，像常规技术那样在隔离物表面中提供均勻的凹陷和 凸起，或者提供随机的凹陷和凸起的结构在隔离物表面上产生电荷量的分布。当驱动信号 的改变小时，基于这种二次电子发射系数的分布的隔离物表面上的电荷量分布的影响是不 明显的。然而，随着驱动信号的改变变大，根据二次电子发射系数的分布，在隔离物的各个 区域内电荷量的差异变得明显，结果，电子束轨道的改变变大，从而在可由视觉确认的程度 上产生发光斑点的位置偏移。这样，因为隔离物的二次电子发射系数指示对于每个隔离物 部分(区域)是不同的值，因此需要对于每个部分(区域)控制隔离物的特征。具体地说， 因为接近隔离物的后板的部分(区域)对从电子源发射的电子的轨道影响大，因此需要精 确地控制带电状态。为此，需要对于隔离物的每个区域控制隔离物的二次电子发射系数，具 体地说，需要着重控制后板附近的区域。于是，我们产生一个思想考虑到二次电子发射系 数的分布，给予凹陷和凸起一种确定的分布，而不像现有技术那样在隔离物表面提供均勻 的凹陷和凸起以及提供随机的凹陷和凸起。此外，按照第二发明，在能够有效地抑制隔离物表面的电荷的同时，可以有效地抑 制来自电子源的对电子束轨道的影响。因而，因为考虑了入射到隔离物的电子的能量相关 性，本发明可以抑制整个隔离物上的二次电子发射系数。换句话说，可以把隔离物的二次电 子发射系数的分布抑制为小的。因此，即使发生基于驱动信号的改变的入射电子量的改变， 也可以抑制隔离物表面上的电荷量的改变。结果，可以抑制电子束轨道随驱动信号改变的 改变。当对其进行充分详细的描述时，由普通材料制成的隔离物的二次电子发射系数从第一基板到第二基板而改变，并从第一基板侧朝向第二基板侧逐渐变大。于是，根据施加于 第二基板的阳极的电压的幅值，在一个短的时间内，二次电子发射系数开始减小。其中，虽 然在从电子源发射之后的瞬间电子具有小的动能，并且容易受到微小的电场改变的影响， 但是到达阳极附近的电子具有大的动能，因而不容易受到电场改变的影响。因而，借助于使 后板附近的电荷量实际上是零，可以减少对于电子轨道具有大的影响的后板附近的电场畸 变，并且可以获得合适的操作。此外，借助于按照二次电子发射系数的改变加大凹陷部分的 长度A对凸起部分的长度B的比例，有效地抑制整个隔离物的电荷，并且抑制电子束轨道的 改变。此外，按照第三发明，通过考虑入射到隔离物表面中的电子的入射角分布来控制 凹陷和凸起的最大倾斜角，可以在整个隔离物表面上抑制二次电子发射系数。换句话说，可 以把隔离物的二次电子发射系数的分布抑制为小的。因此，即使发生基于驱动信号改变的 入射电子量的改变，也可以抑制隔离物表面上的电荷量的改变。结果，可以抑制电子束轨道 随驱动信号改变的改变。当进行充分详细的描述时，因为在第一基板侧入射到隔离物表面 中的电子的碰撞角大(以浅的角度入射)，而在第二基板侧小，通过按照该分布形成凹凸斜 面，可以使平均碰撞角较小。因此，使得更有效地抑制隔离物表面的电荷。此外，按照第四发明，可以更有效地减少隔离物表面的电荷的影响。通过在隔离物 表面中形成凹凸部分，对于呈凹凸形状的每个部分产生具有正负两种符号的电荷。当正负 电荷之间的距离小时，影响相互抵销，从而对于电场的影响能够被抑制。因为在第一基板侧 附近飞行的电子的能量小(未被加速)，更适合于以较短的周期形成凹陷和凸起，以便提高 在这个区域内抵销电荷影响的效果。此外，不仅通过在第一基板侧以短的周期设置凹陷和 凸起来减少第一基板附近对电子轨道的影响，而且还借助于使第二基板侧成为长的周期， 使得隔离物附近的电子轨道成为去向靠近第二基板的隔离物的电子轨道。这使得能够按照 要求控制电子束的行为。此外，按照第五发明，在可以有效地抑制隔离物表面的电荷的同时，可以有效地抑 制来自电子源的对电子束轨道的影响。因而，因为考虑到入射到隔离物的电子的能量相关 性，本发明可以抑制整个隔离物上的二次电子发射系数。换句话说，可以把隔离物的二次电 子发射系数的分布抑制为小的。因此，即使发生基于驱动信号的改变的入射电子量的改变， 在隔离物表面上的电荷量的改变也可被抑制。结果，可以抑制电子束轨道随驱动信号改变 的改变。当对其进行充分详细的描述时，借助于加深电子源基板附近的容易成为二次电子 发射系数超过1的区域的凹凸结构的槽的深度，以增强二次电子的锁入效果，可以使该区 域的二次电子发射系数接近于1。在另一方面，借助于使阳极附近的二次电子发射系数容易 变得小于1的凹凸结构的槽的深度变浅，使该区域的二次电子发射系数接近于1。当对其进 行更详细的描述时，对于呈凹凸形状的每个部分，产生具有正负两种符号的电荷。当正负电 荷的量相等时，电荷对于电子轨道的影响相互抵销。当比较第一基板侧和第二基板侧时，在 电子碰撞时第一基板侧具有较大的二次电子发射系数，因而容易产生正电荷。当加深凹凸 形状的深度时，增强了电子的锁入效果，使得更多地生长负电荷，因而，增加抵消正电荷的 效果，从而能够抑制对电子轨道的影响。因此，不仅电荷被抑制，电荷的影响也能被有效地 抵销。本发明涉及一种电子束设备，例如图像形成设备，尤其可适合用于使用电子源的
8平板型图像显示装置，在电子源中在平面基板上设置有多个电子发射器件。下面将使用
本发明的图像显示装置以及用于其的隔离物的结构。(第一实施例)图1是表示根据本发明生产的图像显示装置的实施例的截面的示意图。在图1中，在第一基板(下面称为后板)101上设置有多个电子发射器件112，并且 所述多个电子发射器件112利用多个行向布线113和多个列向布线(未示出)被布线成矩阵。电子发射器件112仅需是电场发射型或表面传导型冷阴极电子发射器件，因为表 面传导型电子发射器件的结构特别简单并且容易生产，适于在大面积上容易地形成许多器 件。在第二基板(下面称为面板)102上形成有荧光件层118、金属背119和黑色件 118b。金属背119作为加速电极，用于借助于从未示出的电源施加的高电压加速从电子源 111向第二基板102侧发射的电子。被加速的电子和荧光件层118碰撞，通过使荧光件层 118发光而形成所需的图像。后板101和面板102之间的空间形成气密容器130 (作为一个整体，未示出)，使 其内部保持为真空。因此，为了防止大气压使气密容器130破坏，并保持在后板101和面板 102之间的间隙恒定，提供所需数量的隔离物103。隔离物103需要具有足够的机械强度， 以便承受施加于电子束设备的大气压，并耐受在电子束设备的生产过程中施加的热。此外， 需要能够耐受在后板101和面板102之间施加的高电压的绝缘，因而可以合适地使用例如 玻璃或陶瓷等材料。此外，一般地说，隔离物103可以取各种形状，例如平板或柱。在后板和面板之间暴露的隔离物103的主表面104内，形成有凹凸结构106。其中， 凹凸结构106由沿着大致平行于后板和面板的方向形成的凹陷结构、凸起结构或者它们的 组合构成。这种凹凸结构106不必在整个隔离物上是均勻的，而可以是根据位置而改变的 结构。凹凸结构106被分类为凹陷部分602和凸起部分603，如图6A和6B所示。其中， 凹陷部分602是比参考表面(或平面)601凹的部分，相反地，凸起部分603是比参考表面 601高的部分。参考表面601是在凹凸深度的90%的位置表示的平面。此外，凹凸结构106 的深度604由凸起部分603和凹陷部分602的高度之间的差表示。其中，假设凹陷部分602的长度是A，凸起部分603的长度是B，凹凸结构106被这 样形成是合适的，即由A/B限定的凹凸比满足以下关系(公式4)
A _ Sb- I一 = 7-^-
B (α 一\γ>Α +1不过，α是入射到凹陷部分602中的电子被限制在凹陷部分602中的概率，并取 范围0-1内的值。利用在图像形成设备的驱动期间在后板和面板之间施加的电场强度E(V/ m)和凹陷部分的长度A，可以按照如下求出α (公式δ)
9-2.5 χ10~7 χ 丑+ 5.4 。，a — -i- +OJ
^jl,S.-'IO F+ OAv此外，假定发射的二次电子的平均初始能量是5eV。其中，为了在凹陷部分稳定地 形成负电荷，α取0.7或以上的值是合适的。此时，需要凹凸结构的深度d等于或大于以 下(公式6)
Y此外，应当注意，为了在凹陷部分上产生负电荷，上式6是必要条件。此外， δ β分别代表在凹陷部分602和凸起部分603中的二次电子发射系数。此外，δΑ如下(公式7)
1δ A^-
1 一 α由于在碰撞时入射电子的能量和角度的改变，二次电子发射系数从后板到面板可 以取不同的值。此外，关于凹凸结构105，采取凹凸比Α/Β是合适的，其按照二次电子发射系 数的改变，从后板到面板在每个位置是不同的。下面将说明具有作为本发明的特征部分的上述结构的隔离物的操作。当图像显示装置被驱动时，在面板表面上向回散射的电子碰撞隔离物表面。通过 在隔离物表面中产生二次电子，碰撞的电子在碰撞位置产生带电电荷。当在表面内形成凹 陷和凸起时，形成按照凹凸形状的如图7所示的带电状态。即，和面板相对的面或沿着连接 后板和面板的法线的面(凸起部分的顶面)带正电，而在另一方面，和后板相对的面带负 电。换句话说，通过把电子限制在凹凸结构的凹陷部分内，在凹陷部分内形成负电荷。当在一个凹凸结构中产生的带正电的电荷的量和带负电的电荷的量平衡时，各个 带电电荷的影响相互抵销，因而在隔离物附近它们对电场的影响被抑制，因而可以抑制对 在隔离物附近飞行的电子的轨道的影响。为了使在凹凸结构的一个周期内产生的带正电的 电荷的量和带负电的电荷的量平衡，需要使在凸起部分产生的正电荷的量和在凹陷部分中 产生的负电荷的量是相同量。一般地说，在凸起部分中产生的正电荷的量Qmnvex按如下计算(公式S)Qconvex = Nb ( δ Β-1)此外，在凹陷部分中产生的负电荷的量q。。n。ave按如下计算(公式9)qconcave = NA(5A-l)-aNA5A其中，因为q。。n。ave必须成为负值，δ Α必须如下(公式10)
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权利要求
一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相对地设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，沿从第一基板到第二基板的方向的凹凸结构的凹陷部分的长度是A，凸起部分的长度是B，凹凸比A/B从第一基板侧朝向第二基板侧逐渐变大。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸比A/B从第一基板侧朝向第二 基板侧逐渐变大，变为最大值，此后，再次变小。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸结构的深度是3微米或以上以 及20微米或以下，凹陷部分的长度A和凸起部分的长度B是r/10或以下，凹凸比A/B是1 或以上以及30或以下，其中r是隔离物的主表面和离主表面最近的电子发射器件之间的距 罔。
4.一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相对地 设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，所述凹凸结构包括多个凹凸形 状，其中倾斜平面的最大倾斜角是不同的，在第一基板侧的区域内形成的凹凸形状的最大 倾斜角大于在第二基板侧的区域内形成的凹凸形状的最大倾斜角。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸形状的最大倾斜角从第一基 板侧朝向第二基板侧逐渐变小。
6.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，在隔离物的凹凸结构中，周期地形 成多个凹凸形状，第二基板侧的凹凸形状的周期大于第一基板侧的凹凸形状的周期。
7.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸形状的最大倾斜角是20度或 以上以及90度或以下。
8.一种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相对地 设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间隙，其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有其中多个凹凸形状被周期地形成的凹凸结 构，第二基板侧的凹凸形状的周期大于第一基板侧的凹凸形状的周期。
9.如权利要求8所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸形状的周期从第一基板侧朝 向第二基板侧逐渐变大。
10.如权利要求8所述的图像显示装置，其中凹凸形状的周期是从隔离物的主表面到 处于离隔离物最近位置的电子发射器件的距离的1/3或以下。
11.如权利要求8所述的图像显示装置，其中凹凸形状的周期是从隔离物的主表面到 处于离隔离物最近位置的电子发射器件的距离的1/10或以下。
12.—种图像显示装置，具有第一基板，其具有包括多个电子发射器件的电子源；第二基板，其具有用于加速从电子源发射的电子的加速电极，并被与第一基板相对地 设置；以及隔离物，其被设置在第一基板和第二基板之间，并限定第一基板和第二基板的间隙， 其特征在于，所述隔离物在其主表面内具有凹凸结构，所述凹凸结构包括多个深度不 同的凹凸形状，在第一基板侧的区域内形成的凹凸形状的深度大于在第二基板侧的区域内 形成的凹凸形状的深度。
13.如权利要求12所述的图像显示装置，其特征在于，凹凸形状的深度从第一基板侧 朝向第二基板侧逐渐变浅。
14.如权利要求12所述的图像显示装置，其中凹凸形状的深度是4微米或以上。
15.如权利要求12所述的图像显示装置，其中凹凸形状的深度是20微米或以下。
全文摘要
本发明提供一种图像显示装置。提供利用隔离物103的图像显示装置，其通过控制在隔离物103的表面上产生的正负电荷分布而使有效电荷量为零，可以大大减小电荷对电子轨道的影响，而与隔离物103本身的导电性以及材料特性无关。这是一种使用隔离物103的图像显示装置，在隔离物的主表面上形成有凹凸结构106，隔离物103具有凹凸结构106，其可以使在凹凸结构106的凸起部分内的正电荷和凹陷部分内的负电荷相互抵销。
文档编号H01J29/86GK101958217SQ201010105988
公开日2011年1月26日 申请日期2007年5月25日 优先权日2006年5月31日
发明者光武英明, 广池太郎, 羽山彰, 野田刚司 申请人:佳能株式会社