專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用向形成于前面基板和背面基板之間的真空中進(jìn)行的電子發(fā)射的平面式圖像顯示裝置，特別是涉及具有在前面基板一側(cè)覆蓋熒光體地配置的反光膜的圖像顯示裝置。
背景技術(shù)：
作為在高亮度、高清晰度方面優(yōu)良的顯示器件，以往廣泛使用彩色陰極射線管。但是，隨著近年來信息處理裝置或電視廣播的像質(zhì)的提高，對具有高亮度、高清晰度的特性、且重量輕、節(jié)省空間的平面式圖像顯示裝置(平板顯示器，F(xiàn)PD)的需求日益增加。
作為其典型的例子，液晶顯示裝置、等離子體顯示裝置等已實用化。另外，特別是作為可以實現(xiàn)高亮度的顯示裝置，被稱為電子發(fā)射式圖像顯示裝置或場致發(fā)射式圖像顯示裝置的利用了從電子源向真空的電子發(fā)射的自發(fā)光式顯示裝置、以及以耗電量低為特征的有機(jī)EL顯示器等各種平面式圖像顯示裝置正在謀求實用化。
在平面式圖像顯示裝置中的自發(fā)光式平板顯示器中將電子源配置成矩陣狀的結(jié)構(gòu)已為人們所知，作為其中之一，利用微小、可集成的冷陰極的上述電子發(fā)射式圖像顯示裝置也已為人們所知。
另外，在自發(fā)光式的平板顯示器中，其冷陰極，采用Spindt型、表面?zhèn)鲗?dǎo)型、碳納米管型、層疊了金屬-絕緣體-金屬的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、層疊了金屬-絕緣體-半導(dǎo)體的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、或金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-金屬型等薄膜型電子源等。
關(guān)于MIM型電子源，已知例如日本特開平7-65710號公報、日本特開平10-153979號公報中所公開的電子源。另外，關(guān)于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體型電子源，有J.Vac.Sci.Technol.B11(2)P.429-432(1993)中所發(fā)表的MOS型。關(guān)于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-金屬型電子源，已知有high-efficiency-electro-emission device、Jpn.J.Appl.Phys.，vol36，pL939等中所發(fā)表的HEED型電子源，還有專業(yè)雜志《應(yīng)用物理》第63卷第6號第592頁的文章“Electroluminescence”等中所發(fā)表的EL型電子源，另外還有專業(yè)雜志《應(yīng)用物理》第66卷第5號第437頁等中所發(fā)表的多孔硅型電子源等。
電子發(fā)射型FPD包括顯示板，該顯示板由具有如上所述的電子源的背面基板、具有熒光體層和形成使從電子源發(fā)射的電子轟擊該熒光體層用的加速電壓的陽極的前面基板、以及用作將兩基板相對的內(nèi)部空間密封為預(yù)定的真空狀態(tài)的密封框的支撐體構(gòu)成。將驅(qū)動電路與該顯示板進(jìn)行組合來使其動作。
在具有MIM型電子源的圖像顯示裝置中，上述背面基板具有由絕緣材料構(gòu)成的基板，在該基板上形成有多條掃描信號布線，該掃描信號布線在一個方向延伸并在與該一個方向正交的另一個方向并列設(shè)置，在上述另一個方向被依次施加掃描信號。另外，在該基板上，還形成有多條圖像信號布線，該圖像信號布線在上述另一個方向延伸并與上述掃描信號布線交叉地在上述一個方向并列設(shè)置。上述電子源設(shè)置在掃描信號布線和圖像信號布線的各交叉部附近，用連接電極連接掃描信號布線和電子源，向電子源供給電流。
各個電子源與對應(yīng)的熒光體層成對地構(gòu)成單位像素。通常，由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)3色的單位像素構(gòu)成一個像素(彩色像素、pixel)。此外，在彩色像素的情況下，單位像素也被稱作副像素(subpixel)。
在如上所述的平面式圖像顯示裝置中，一般地，在背面基板和前面基板間的由上述支撐體所圍繞的顯示區(qū)域內(nèi)配置和固定有多個間隔保持構(gòu)件(以下，稱為間隔物)，與上述支撐體一起將上述兩基板間的間隔保持在預(yù)定間隔。該間隔物，一般由用玻璃或陶瓷等絕緣材料形成的板狀體構(gòu)成，通常，每隔多個像素設(shè)置在不妨礙像素動作的位置。
另外，在平面式圖像顯示裝置中，在日本特開2002-124199號公報中還提出了一種具有如下結(jié)構(gòu)的顯示用面板，在陽極板的與陰極板相對的一側(cè)的內(nèi)表面例如呈井字形地具有隔壁，在由該隔壁所圍成的空間配置了熒光體，還配置了兼作陽極使用的反射膜，使得其覆蓋該熒光體和上述隔壁，該反射膜由上述隔壁支撐。

發(fā)明內(nèi)容
在背景技術(shù)中提到的電子發(fā)射型FPD，一般將陽極電壓設(shè)定為幾kV～十幾kV左右，與向陰極射線管施加的25kV～30kV相比，為低電壓驅(qū)動。因此，從電子源發(fā)射的電子束，受到由覆蓋熒光體層且構(gòu)成陽極的導(dǎo)電性反光膜(以下，稱為背金(metalback)或背金膜)造成的能量損耗的影響很大，導(dǎo)致亮度降低，為應(yīng)對這種情況，必須使上述背金膜薄膜化。
可是，薄膜化伴有導(dǎo)電性和光反射率降低的副作用，因此需要設(shè)定保持亮度、導(dǎo)電性和發(fā)光率降低這三者的均衡的膜厚、膜密度等。
另外，在上述陰極射線管中，在其結(jié)構(gòu)上可以認(rèn)為是背金配置在無電場空間內(nèi)，但在電子發(fā)射式FPD中，兩基板間的間隔設(shè)定為幾mm～幾十mm左右，因此處于強電場(2～3kV/mm)下，動作中在背金上總是作用庫侖力，有可能使膜剝離，因而必須提高膜強度和強化與基底的接合力。
另外，要求背金具有針孔(pinhole)，該針孔具有在燒制工序中使從基底層產(chǎn)生的燃燒氣體排出的功能?？墒牵瑸榱酥\求提高上述亮度、導(dǎo)電性和光反射率、提高膜強度、和強化與基底的接合力，要求形成致密、連續(xù)的背金膜。但是，致密、連續(xù)的背金膜很難生成針孔，因此存在著膜本身容易膨脹或破裂的問題，這也需要解決的對策。
作為解決這些問題的對策之一，在上述日本特開2002-124199號公報中公開了這樣的結(jié)構(gòu)，即、以30～150nm的厚度形成由鋁或鉻構(gòu)成的平坦的反射膜，將從熒光體層發(fā)射的2次電子反射到熒光體層一側(cè)或吸收。
但是，按照日本特開2002-124199號公報的發(fā)明不能解決如以下的(a)～(c)所述的問題，需要進(jìn)一步的對策。即，(a)只規(guī)定了背金的膜厚，但膜密度與膜厚一樣，對電子束透射率和光反射率來講也是重要的控制因素，如果只規(guī)定膜厚則很難獲得所期待的背金特性。
(b)背金膜厚小于或等于50nm時，即使膜密度與塊(bulk)狀態(tài)的密度相同，氧化造成的反射率降低和導(dǎo)電性降低也是難免的。
(c)由鋁膜構(gòu)成的背金，以點接觸的方式保持與熒光體的接合，但是對鋁膜進(jìn)行平坦化后，與熒光體的接觸點將減少，在置于電子發(fā)射式FPD那樣的強電場下的熒光面上很容易發(fā)生接合力不足造成的鋁剝落。
上述課題，可以通過確定反光膜的膜厚和膜密度、表面粗糙度等來解決。
以下，說明本說明書所公開的發(fā)明中有代表性的發(fā)明的概要。
(1)一種圖像顯示裝置，包括前面基板，在其內(nèi)面具有熒光體層和接著該熒光體層形成的以鋁為主要成分的反光膜；背面基板，在其內(nèi)面具有電子源并以預(yù)定的間隔與上述前面基板相對配置；以及支撐體，圍繞顯示區(qū)域地插入在上述前面基板和背面基板之間，保持上述預(yù)定的間隔；通過密封構(gòu)件將該支撐體的端面與上述前面基板和背面基板分別氣密密封起來，上述反光膜，其膜厚為50～200nm，且平均膜密度為1.6～2.6g/cm3。
(2)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述背面基板包括多條掃描信號布線，在一個方向延伸并在與該一個方向正交的另一個方向并列設(shè)置，在上述另一個方向被依次施加掃描信號；多條圖像信號布線，在上述另一個方向延伸并與上述掃描信號布線交叉地在上述一個方向并列設(shè)置；電子源，設(shè)置在上述掃描信號布線和上述圖像信號布線的各交叉部附近；以及連接電極，將該電子源與上述掃描信號布線連接起來。
(3)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜的平均膜密度為1.8～2.4g/cm3。
(4)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜以鋁為主要成分，還含有釹、錳、硅的任意1種或1種以上。
(5)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜，在其表面一側(cè)具有鈍化膜(passive-state film)層。
(6)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜，其顯示部分的上述鋁成分的每單位面積的質(zhì)量為10μg/cm2～50μg/cm2。
(7)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜具有針孔。
(8)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜具有針孔，該針孔的尺寸為直徑小于或等于5μm。
(9)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜具有針孔，該針孔的尺寸為直徑1μm～2μm。
(10)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜的總光線反射率(the total luminous reflectance)為60％或60％以上。
(11)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜的在可見光區(qū)域的400nm～700nm的最大光譜反射率與最小光譜反射率之差小于或等于10％。
(12)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜具有大于或等于其膜厚的凹凸。
(13)在(1)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜的凹凸為Rz＝3～15μm。
(14)在(5)所述的圖像顯示裝置中，上述反光膜，在上述鈍化膜(passive-state film)的表面具有鋇、鎂、鐵、鎳、鈦中的任意1種或1種以上。
(15)一種圖像顯示裝置，包括前面基板，在其內(nèi)面具有有多個開口部的BM膜、填塞上述開口部地延伸配置到上述BM膜上的熒光體層、以及覆蓋該熒光體層和上述BM膜的以鋁為主要成分的反光膜；背面基板，在其內(nèi)面具有電子源并以預(yù)定的間隔與上述前面基板相對配置；多個間隔保持構(gòu)件，配置在上述前面基板和背面基板之間的顯示區(qū)域內(nèi)；以及支撐體，圍繞上述顯示區(qū)域地插入上述前面基板和背面基板之間，保持上述預(yù)定的間隔；通過密封構(gòu)件將該支撐體的端面與上述前面基板和背面基板分別氣密密封起來，上述反光膜具有50nm～200nm的膜厚，并且，平均膜密度為1.6g/cm3～2.6g/cm3，且在上述反光膜的表面一側(cè)具有鈍化膜(passive-state film)層。
(16)在(1)所述的圖像顯示裝置中，對上述反光膜施加的陽極施加電壓為5kV～15kV。
根據(jù)上述(1)的發(fā)明，背金膜厚形成得薄，電子束透射率高，因而在亮度上有利，但如果從光反射率(熒光體發(fā)光的取出效率)來看，在有背金的部位形成得厚是有利的。通過規(guī)定膜厚和膜密度，能得到適當(dāng)?shù)碾娮邮干渎屎凸夥瓷渎剩瑥亩艿玫礁吡炼?、且具有可靠性高的熒光面的圖像顯示裝置。
在上述(2)的發(fā)明中，通過使電子源為例如薄膜電子源，能得到優(yōu)良的束收斂性，并且還能解決電子源的表面污染的問題，從而能得到電子發(fā)射特性優(yōu)良、且壽命長、可靠性高、能進(jìn)行高清晰顯示的圖像顯示裝置。
根據(jù)上述(3)的發(fā)明，通過進(jìn)一步確定鋁膜厚度和膜密度，能得到適當(dāng)?shù)碾娮邮干渎屎凸夥瓷渎?，從而能得到高亮度、且具有可靠性高的熒光面的圖像顯示裝置。
按照上述(4)的發(fā)明，鋁的密度小，能量損耗少，光反射率也優(yōu)良，可以獲得目標(biāo)光反射率、電子束透射率和導(dǎo)電性，能根據(jù)膜厚和膜密度設(shè)定為高亮度、高導(dǎo)電性，通過形成針孔和形成凹凸，可以得到高可靠性。
另外，如果含有釹則可以降低突起，因而可以形成有利于反射率的平坦鋁膜。錳、硅具有可以減輕放電氣體的吸留、在面板動作時減少電子束照射下的氣體放出的特征，因而可以得到長壽命、可靠性高的圖像顯示裝置。
根據(jù)上述(5)的發(fā)明，可以減輕形成背金后，由用于使基底的有機(jī)樹脂成分燃燒、熱分解的熱處理工序及與背面基板的組裝工序、以及排氣工序中的熱處理造成的作為背金的鋁的氧化，因而可以保護(hù)金屬鋁層，由此，可以防止因電子束與面板內(nèi)殘留氣體分子碰撞而產(chǎn)生的負(fù)離子直接撞擊金屬鋁層，能穩(wěn)定背金的反射率、導(dǎo)電性等特性。
根據(jù)上述(6)的發(fā)明，背金的主要成分是鋁，通過規(guī)定其質(zhì)量，可以獲得目標(biāo)光反射率、電子束透射率和導(dǎo)電性。
根據(jù)上述(7)～(9)的發(fā)明，能防止背金膜膨脹、剝落，能獲得目標(biāo)光反射率、電子束透射率和導(dǎo)電性。
根據(jù)上述(10)的發(fā)明，能使三色(R、G、B)都能獲得高亮度。
根據(jù)上述(11)的發(fā)明，通過確定鋁薄膜的可見光區(qū)域的總光線反射率，能使RGB都能獲得高亮度，使各發(fā)光波長下的鋁反射率相差很小，可謀求白色亮度的提高。
根據(jù)上述(12)和(13)的發(fā)明，能使熒光體層和背金膜的接觸點數(shù)增加，提高接合強度。
根據(jù)上述(14)的發(fā)明，當(dāng)吸附面板內(nèi)殘留氣體分子，使面板保持高真空時，能謀求延長使用壽命。
根據(jù)上述(15)的發(fā)明，可謀求亮度和反射率的提高，能得到具有可靠性高的熒光面的圖像顯示裝置。
根據(jù)上述(16)的發(fā)明，也能抑制背金膜發(fā)生損傷，雖然是低電壓驅(qū)動，但仍可謀求亮度和反射率的提高，能得到可靠性高的圖像顯示裝置。


在附圖中，同一參考符號在所有圖中表示同樣的部件。
圖1A和圖1B是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施例的圖，圖1A是從前面基板一側(cè)觀察到的俯視圖，圖1B是從圖1A的A方向觀察到的側(cè)視圖。
圖2是除去圖1A、圖1B的前面基板所示出的背面基板的示意俯視圖。
圖3是沿圖2的III-III線的背面基板和與其對應(yīng)的前面基板的示意剖視圖。
圖4是從圖1A、圖1B所示的本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施例的背面基板一側(cè)觀察到的示意俯視圖。
圖5是圖4中的V-V線的示意剖視圖。
圖6是圖1A、圖1B所示的本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施例的熒光面的示意放大剖視圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的另一個實施例的熒光面的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖。
圖8是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的制造方法的一個例子的工序圖。
圖9是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的表示背金的表面積比和表面粗糙度的關(guān)系的圖。
圖10是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的表示背金的電子束透射率和膜厚的關(guān)系的圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的表示背金的光反射率和膜厚的關(guān)系的圖。
圖12是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的表示顯示亮度和背金膜厚的關(guān)系的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的表示背金的反射率和膜密度的關(guān)系的圖。
具體實施例方式
以下，說明本發(fā)明的實施例。
圖1A至圖3是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施例的圖，圖1A是從前面基板一側(cè)觀察到的俯視圖，圖1B是從圖1A的A方向觀察到的側(cè)視圖，圖2是除去圖1A、圖1B的前面基板示出的背面基板的示意俯視圖，圖3是沿圖2的III-III線的背面基板的示意剖視圖和與該背面基板對應(yīng)的部分的前面基板的示意剖視圖。
在圖1A至圖3中，參考符號1是背面基板，2是前面基板，這兩個基板1、2由厚度為幾mm、例如3mm左右的玻璃板構(gòu)成。參考符號3是支撐體，該支撐體3由厚度為幾mm、例如3mm左右的玻璃板或玻璃料的燒結(jié)體構(gòu)成。參考符號4是排氣管，該排氣管4固定于上述背面基板1。上述支撐體3，圍繞上述兩基板1、2間的邊緣部地插入在上述兩基板1、2間，并通過如玻璃料之類的密封構(gòu)件5與兩基板1、2氣密密封。
由該支撐體3和兩基板1、2及密封構(gòu)件5所圍成的空間，通過上述排氣管4排氣，保持例如10-3～10-5Pa的真空，構(gòu)成顯示區(qū)域6。另外，上述排氣管4，如上所述，安裝在上述背面基板1的外表面，與貫通該背面基板1地設(shè)置的貫通孔7連通，排氣結(jié)束后上述排氣管4被密封。參考符號8是圖像信號布線，該圖像信號布線8在背面基板1的內(nèi)面，在Y方向延伸并在X方向并列設(shè)置。參考符號9是掃描信號布線，該掃描信號布線9在上述圖像信號布線8之上沿與其交叉的X方向延伸并在Y方向并列設(shè)置。參考符號10是電子源，該電子源10設(shè)置在上述掃描信號布線9和圖像信號布線8的各交叉部附近，掃描信號布線9和電子源10由連接電極11連接。另外，在上述圖像信號布線8與上述掃描信號布線9之間配置有層間絕緣膜。
此處，上述圖像信號布線8采用例如Al/Nd膜，掃描信號布線9采用例如Ir/Pt/Au膜等。
其次，參考符號12是間隔物，該間隔物12由陶瓷材料構(gòu)成，修整為長方形的薄板形狀，在本實施例中，在掃描信號布線9上每隔1條地直立配置。該間隔物12，通常每隔多個像素設(shè)置在不妨礙像素動作的位置。
該間隔物12的尺寸，根據(jù)基板1、2的尺寸、支撐體3的高度、基板原材料、間隔物12的配置間隔、間隔物12的原材料等設(shè)定，但一般來說，其高度與上述支撐體3的尺寸大致相同，實用的值為厚度幾十μm～幾mm、長度50mm～200mm左右、優(yōu)選80mm～120mm左右。
接著，參考符號13是接合構(gòu)件，該接合構(gòu)件13，例如由接合用玻璃料或含有玻璃成分和例如銀的導(dǎo)電性的接合材料等構(gòu)成，用于將上述間隔物12與兩基板1、2接合固定。該接合構(gòu)件13，其厚度雖然也要根據(jù)其組成確定，但從確保接合固定這一點考慮，設(shè)定為不低于十幾μm，最好是20～40μm左右的厚度。
另一方面，在前面基板2的內(nèi)面，通過由遮光用的BM(黑矩陣)膜16劃分配置紅色、綠色、藍(lán)色用的熒光體層15，覆蓋BM膜16和熒光體層15設(shè)置由金屬薄膜構(gòu)成的背金(陽極電極)17來形成熒光面。在這種熒光面結(jié)構(gòu)中，將從電子源10發(fā)射的電子加速，轟擊對應(yīng)的構(gòu)成像素的熒光體層15。由此，使該熒光體層15發(fā)出預(yù)定的有色光，并與其它像素的熒光體的發(fā)光色混合起來，構(gòu)成預(yù)定顏色的彩色像素。另外，雖然陽極電極17作為面電極示出，但也可以是與掃描信號布線9交叉地按每個像素列分割的帶狀電極。
圖4至圖6是用于說明圖1A、圖1B所示的本發(fā)明的圖像顯示裝置的一個實施例的前面基板一側(cè)的熒光面的結(jié)構(gòu)的圖，圖4是從背面基板一側(cè)觀察到的示意俯視圖，圖5是圖4的V-V線的示意剖視圖，圖6是熒光面的示意放大剖視圖。在圖4至圖6中，在與前面基板2上的上述顯示區(qū)域6對應(yīng)的部分形成有BM膜16，該BM膜16具有多個開口(窗口)部161，填塞該開口部161地分別覆蓋有綠熒光體層15G、藍(lán)熒光體層15B、紅熒光體層15R。這些熒光體中，例如紅色可以采用Y2O2S:Eu(JEDEC phosphor type P22-R)，綠色可以采用ZnS:Cu、Al(JEDEC phosphor type P22-G)，藍(lán)色可以采用ZnS:Ag、Cl(JEDEC phosphor type P22-B)。
在這種結(jié)構(gòu)中，熒光體層15的X方向的總寬為Wx，Y方向的總長為Ly，顯示部的X方向的寬度為Ww，該寬度Ww與BM膜16的開口部161的X方向的寬度Ww相同。另外，熒光體層15的顯示部的Y方向的長度設(shè)定為與上述寬度Ww相同。Wb為BM膜16的X方向的寬度，Ws和Lb表示熒光體層15的XY兩個方向的間隔。
在本實施例中，熒光體層15大致以BM膜16的開口部161為中心延伸配置到其外側(cè)的BM膜上。即，存在著Wx＞W(wǎng)w的關(guān)系，在X、Y兩個方向上都由BM膜16隔離，上述熒光體層15配置成點狀。這里，上述熒光體層15的尺寸也可以是三色間不同的結(jié)構(gòu)。
在上述BM膜16、熒光體層15上用例如蒸鍍法形成覆蓋在其上的以鋁為主要成分的背金膜17。該背金膜17的結(jié)構(gòu)為具有貫通該膜的多個針孔171，該針孔171作為來自基底的有機(jī)平滑化膜(底膜(filming膜))、熒光體層等的燃燒氣體的氣體排出孔使用。
另外，上述熒光體層15和背金膜17，在圖6中用示意放大剖視圖示出其一個例子，如該圖所示，將顆粒狀的熒光體顆粒151層疊多層，以背面基板一側(cè)的表面層呈現(xiàn)凹凸的形狀構(gòu)成熒光體層15，在其上配置有背金膜17，該背金膜17隨熒光體層15的上述表面形狀形成為凹凸形狀。
在這種結(jié)構(gòu)的熒光面上，當(dāng)從背面基板1的電子源10發(fā)射的電子透過背金膜17轟擊熒光體層15時，熒光體顆粒151發(fā)光，由從前面基板2向前方射出的光得到圖像。
提高該光的取出效率，在顯示器的亮度提高方面是很重要的，背金的功能之一是使向與前面基板2相反的一側(cè)、即向背面基板1側(cè)的發(fā)光向前面基板2一側(cè)反射，起到作為提高取光效率用的反光膜的作用。
因此，對于該反光膜17，反射率高的金屬薄膜是有效的，另外，由于電子束透過反光膜17轟擊熒光體151，所以必須盡可能地減少上述反光膜17造成的能量損耗。
因此，作為背金材料，上述的鋁，其密度小、能量損耗少，光反射率也優(yōu)良，因而是最合適的。
該背金膜17是鋁膜，在其表面一側(cè)具有鈍化膜(passive-statefilm)、氧化鋁Al2O3，而且具有如下述(1)～(7)的結(jié)構(gòu)。
(1)膜厚T為50～200nm。
(2)膜密度為1.6～2.6g/cm3的平均膜密度。
(3)具有多個針孔171。該針孔171的大小不大于5μm，最好是1～2μm。
關(guān)于該針孔的結(jié)構(gòu)，上述最佳值是根據(jù)確保反光效率和作為來自基底的有機(jī)平滑化膜(底膜)、熒光體層等的燃燒氣體的氣體排出孔的排氣能力等而確定的。
(4)與上述BM膜16的開口部161對應(yīng)的部分的背金膜17的鋁成分的質(zhì)量，為每單位面積10～50μg/cm2。即，換言之，當(dāng)從前面基板2的前方觀察時，顯示部分的每單位面積的鋁成分的質(zhì)量為上述的10～50μg/cm2。
上述開口部161是與從前面基板2向前方一側(cè)發(fā)光的窗口部分相當(dāng)?shù)膮^(qū)域，通過確定與該開口部161對應(yīng)的背金膜17的質(zhì)量，可得到所期待的光反射率、電子束透射率和導(dǎo)電性。當(dāng)然，在例如用蒸鍍等方法進(jìn)行背金膜17的形成時，有時也同時蒸鍍形成整個面，這時可以使膜的整個面的質(zhì)量都與上述的值相同，但是只要至少與上述開口部161對應(yīng)的顯示部分的背金膜17的質(zhì)量為上述值即可。
(5)可見光區(qū)域的總光線反射率(the total luminous reflectance)大于或等于60％。熒光體層形成有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)熒光體圖案，謀求提高各發(fā)光波長下的亮度。
此處，總光線反射率根據(jù)JIS(Japanese Industrial Standard)K7105-1981來測量。
(6)可見光區(qū)域的400～700nm的最大光譜反射率與最小光譜反射率之差小于或等于10％。
熒光體層形成有紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)熒光體圖案，消除各發(fā)光波長的鋁反射率之差，謀求白色亮度的提高。
(7)膜具有大于或等于膜厚的凹凸，Rz(十點平均粗糙度，tenpoints average height、peak to valley average)＝3～15μm。此處，十點平均粗糙度根據(jù)JIS(Japanese Industrial Standard)B 0601-1994來測量。增加與熒光體層的接觸點數(shù)，能提高接合力。
根據(jù)本實施例1的結(jié)構(gòu)，可以提高電子束透射率、光反射率、導(dǎo)電性、接合力，并能防止鋁膨脹，能得到高亮度、壽命長、且可靠性高的圖像顯示裝置。
另外，通過使熒光體層呈點狀，在接合間隔物時不會損傷熒光體層，并能防止鋁剝落的發(fā)生，能得到高亮度、壽命長、且可靠性高的圖像顯示裝置。
圖7示出了本發(fā)明的圖像顯示裝置的另一個實施例，是用于說明從前面基板的前方一側(cè)觀察到的熒光面的結(jié)構(gòu)的示意俯視圖，對與上述各圖相同的部分標(biāo)以相同的符號。
在圖7中，在與前面基板2上的上述顯示區(qū)域6對應(yīng)的部分上形成有BM膜16，該BM膜16具有簾子狀的多個開口(窗口)部161，填塞該開口部161地分別覆蓋有綠熒光體層15G、藍(lán)熒光體層15B、紅熒光體層15R。
在這種結(jié)構(gòu)中，熒光體層15，X方向的總寬為Wx、開口部的X方向的寬度為Ww、長度為上述顯示區(qū)域6的Y方向的總寬(高)，另外，BM膜16，其X方向的總寬為Wb、Y方向形成為上述顯示區(qū)域6的總寬(高)。
在本實施例中，熒光體層15大致以BM膜16的開口部161為中心延伸配置到其外側(cè)的BM膜16上。即，以Wx＞W(wǎng)w的關(guān)系配置為帶狀。
與上述實施例1同樣地，覆蓋上述BM膜16、熒光體層15地在其上用例如蒸鍍法形成了以鋁為主要成分的背金膜(圖中未示出)。
另外，在本實施例2中，背金膜當(dāng)然也具有上述的實施例1的(1)～(7)的結(jié)構(gòu)特征。
根據(jù)本實施例2的結(jié)構(gòu)，與上述實施例1一樣，可以提高電子束透射率、反射率、導(dǎo)電性、接合力，并能防止鋁膨脹，能得到高亮度、壽命長、且可靠性高的圖像顯示裝置。
另外，通過使熒光體呈帶狀，可使熒光面易于形成，能謀求成品率的提高，還能實現(xiàn)進(jìn)一步大型化。
圖8是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的制造方法的工序圖，對與上述圖1A至圖7相同的部分標(biāo)以相同的參考符號。在圖8中，前面基板2的結(jié)構(gòu)為，在基板用玻璃上具有由BM膜16、熒光體圖案15和背金(陽極)17構(gòu)成的熒光面。在這種結(jié)構(gòu)的前面基板2上，分別按預(yù)定的圖案涂敷形成將非晶質(zhì)玻璃料和預(yù)定的粘合劑混合后的密封構(gòu)件5、用于固定間隔物12的例如將玻璃料和預(yù)定的粘合劑混合(knead)后的接合構(gòu)件13，作為前面基板準(zhǔn)組裝體FTA。
這里，上述密封構(gòu)件5也可以不在基板上形成而是全部設(shè)在支撐體3一側(cè)。將該前面基板準(zhǔn)組裝體FTA在能使上述粘合劑消失的溫度即大約150℃下進(jìn)行預(yù)燒制后，用夾具(圖中未示出)等對接合構(gòu)件13和間隔物12等進(jìn)行定位，在大氣中例如在450℃下加熱10分鐘，將上述間隔物的一個端面通過接合構(gòu)件13固定在前面基板2上，形成前面基板組裝體FPA。
另一方面，在背面基板1一側(cè)，首先，形成沿一個方向例如Y方向延伸并在與上述一個方向交叉的另一個方向例如X方向并列設(shè)置的多條圖像信號布線8、和沿上述另一個方向例如X方向延伸并在與上述另一個方向交叉的上述一個方向例如Y方向并列設(shè)置的多條掃描信號布線9、以及電子源10等，然后，分別按預(yù)定的圖案涂敷形成與預(yù)定的粘合劑混合后的上述接合構(gòu)件13和密封構(gòu)件5，成為背面基板準(zhǔn)組裝體BTA。
此處，上述接合構(gòu)件13，也可以在上述背面基板1一例和前面基板2一側(cè)使用特性不同的構(gòu)件。將該背面基板準(zhǔn)組裝體BTA在能使上述粘合劑消失的溫度即大約150℃下進(jìn)行預(yù)燒制后形成背面基板組裝體BPA。
另一方面，在支撐體3的上下兩端面上分別涂敷上述密封構(gòu)件5，在能使上述粘合劑消失的溫度即大約150℃下進(jìn)行預(yù)燒制，作為支撐體組裝體SPA。
然后，使將間隔物12的一個端面固定在前面基板2上而形成的前面基板組裝體FPA、背面基板組裝體BPA和支撐體組裝體SPA在Z方向上重合，作為面板準(zhǔn)組裝體PSA，一邊沿Z方向?qū)ζ浼訅阂贿呍诶?30℃下加熱10分鐘，用密封構(gòu)件5將兩基板1、2和支撐體3氣密密封起來。在該氣密密封的同時將上述間隔物12的另一個端面通過接合構(gòu)件13固定在背面基板1上。
接著，通過排氣管4對由兩基板1、2和支撐體3所圍成的作為顯示區(qū)域6的空間進(jìn)行排氣烘烤(baking)。該排氣烘烤，例如將面板準(zhǔn)組裝體PSA配置在真空爐內(nèi)，在最高溫度低于上述接合部的軟化溫度的例如380℃下進(jìn)行幾個小時。另外，在沒有排氣管的形式中，上述排氣烘烤工序也可以與上述氣密密封同時進(jìn)行。
然后，在具有排氣管的結(jié)構(gòu)中，在排氣結(jié)束后，將排氣管拆離，再經(jīng)過預(yù)定的老化(aging)等處理來制造圖像顯示裝置。
以下，詳細(xì)說明在這種圖像顯示裝置的制造中，上述熒光面的形成方法的一個例子。在前面基板用玻璃上依次形成黑矩陣(BM)16、三色熒光體層15、有機(jī)平滑膜(底膜)、背金膜17。從BM膜到有機(jī)平滑膜用眾所周知的方法形成。
在實施例中，說明屏幕對角線17型(屏幕對角線為17英寸)玻璃基板，但對于其它尺寸也是一樣。首先，在基板玻璃上用濺射法將氧化鉻和金屬鉻分別以50nm和200nm的厚度形成2層膜，然后通過光刻工序進(jìn)行BM16的圖案形成，形成具有開口部161的BM膜16。
接著，用由平均粒徑6μm的綠熒光體、纖維素類樹脂和乙酸2-(2-正丁氧基乙氧基)乙酯構(gòu)成的綠熒光體糊劑(paste)以絲網(wǎng)印刷法進(jìn)行綠熒光體層15G的圖案形成。同樣地形成藍(lán)熒光體層15B和紅熒光體層15R的圖案。然后，在熒光體層上印刷由丙烯/纖維素樹脂和高沸點溶劑構(gòu)成的墨(ink)，形成圖案，干燥后形成有機(jī)平滑膜(底膜)。此時的底膜的表面粗糙度Rz為10μm。
背金17，用鋁靶和氬放電氣體以DC磁控管濺射方式形成。通過在平坦的玻璃基板上以5/s的層疊速度進(jìn)行200秒的層疊，設(shè)定了膜厚100nm的條件。在該條件下在上述表面粗糙度Rz為10μm的底膜上濺射成膜后，得到了鋁膜厚度為70nm、每單位面積的鋁質(zhì)量為25μg/cm2、膜密度為2.5g/cm3的背金膜17。膜厚用FE(Field Emission)-SEM(Scanning Electron Microscope)(日立制S-5000)測量，每單位面積的質(zhì)量是在將背金膜剝離后溶解在鹽酸內(nèi)，用ICP光譜法(inductively coupled plasma spectrometry)測得的，膜密度根據(jù)膜厚和每單位面積的質(zhì)量計算求得。這里，之所以使鋁膜厚度比條件設(shè)定時的平滑基板薄，是因為表面凹凸使表面積增加的緣故。
圖9表示底膜完成后的熒光體層的表面粗糙度Rz和表面積比的關(guān)系，當(dāng)在平坦的基板上進(jìn)行條件設(shè)定時，必須考慮基底的表面粗糙度。另外，鋁膜的總光線反射率，用(日立制光譜測量儀U-3300；積分球的內(nèi)壁為硫酸鋇；基準(zhǔn)為氧化鋁)測量的結(jié)果是呈現(xiàn)出90％的高反射特性。
通過面板烘烤將熒光膜中的有機(jī)物和底膜燒掉，在鋁膜表面形成了5nm的氧化層。該氧化層經(jīng)過密封、排氣進(jìn)一步加厚，排氣后拆開，并用SIMS(Secondary Ion Mass spectrometry)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，表面氧化層的厚度達(dá)到了10nm。另外，鋁膜的總光線反射率(the totalluminous reflectance)(包括正反射和漫反射)為85％。
在陽極施加電壓7kV下使具有這種結(jié)構(gòu)的熒光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源的圖像顯示裝置動作時的亮度，為無背金的圖像顯示裝置的140％，亮度顯著提高。
與實施例3同樣地形成完底膜后，以15/s的濺射層疊速度進(jìn)行65秒的層疊，得到了膜厚為70nm、每單位面積的鋁質(zhì)量為20μg/cm2、膜密度為2.0g/cm3的背金膜17。這樣，膜密度可以由層疊速度和時間控制，當(dāng)減小層疊速度時，可以形成致密的鋁膜，增大速度時，形成疏松的膜。另外，根據(jù)放電氣體壓力或基板溫度也可以控制膜密度。
致密的膜為反射率高的鋁膜，但面板烘烤后，鋁膜有易膨脹的傾向。與此相對，疏松的膜不容易發(fā)生鋁膨脹。上述鋁膜的表面粗糙度Rz為10μm，總光線反射率為80％。在陽極施加電壓7kV下使具有這種結(jié)構(gòu)的熒光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源的圖像顯示裝置動作時的亮度，為無背金的圖像顯示裝置的125％，亮度顯著提高。另外，面板烘烤后的總光線反射率為75％。
與實施例3同樣地進(jìn)行到底膜印刷，當(dāng)提高干燥速度時能得到平滑的膜。另外，還可以通過形成膠棉(collodion)膜這樣的覆膜來形成更平滑的膜。但是，當(dāng)表面粗糙度Rz不大于3μm時，將使背金與熒光體層的接合點減少，接合力降低。由此，當(dāng)對面板施加高電壓時，背金膜將立刻從熒光體層剝落。因此，底膜的表面粗糙度Rz、即背金膜的表面粗糙度Rz必須不小于3μm。
表面粗糙度Rz的上限，受背金的反射率的限制，當(dāng)超過15μm時反射率顯著降低，因此不大于15μm是實用的。
與實施例3同樣地形成了BM圖案后，用在CRT中有實際效果的漿料(slurry)法形成熒光膜。即、將含有聚乙烯醇和重鉻酸鈉的綠熒光體漿料涂敷在BM基板上，經(jīng)干燥、曝光、顯影，形成綠熒光膜圖案。同樣地形成藍(lán)熒光膜和紅熒光膜的圖案。然后，涂敷以丙烯樹脂為主要成分的乳液(emulsion)，干燥后形成底膜。
背金是通過蒸鍍鋁而形成的。通過以10/s的層疊速度進(jìn)行100秒的蒸鍍，得到了膜厚為70nm、每單位面積的鋁質(zhì)量為23μg/cm2、膜密度為2.3g/cm3的鋁膜。該熒光膜上的鋁膜表面粗糙度Rz為9μm，呈現(xiàn)出總光線反射率為86％的高反射特性。
表面粗糙度Rz雖然比實施例3的小，但反射率低，其原因在于在乳液成膜方式下，鋁膜中的大小為1～2μm的針孔的分布密度高。通過面板烘烤，鋁膜的總光線反射率為82％。另外，如圖6所示，存在于熒光膜中的有機(jī)物因微細(xì)的針孔171的存在而易于燃燒，燃燒氣體也通過該針孔排出，因此不會發(fā)生鋁膨脹。
在陽極施加電壓7kV下使具有這種結(jié)構(gòu)的熒光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源的圖像顯示裝置動作時的亮度，為無背金的圖像顯示裝置的135％，亮度顯著提高。
與實施例4同樣地形成了有機(jī)平滑膜后，在鋁蒸鍍時，使一個開口率為25％的不銹鋼制的網(wǎng)介于蒸鍍源和基板之間，通過以5/s的層疊速度進(jìn)行200秒的蒸鍍，得到了膜厚為100nm、膜密度為1.6g/cm3的疏松的鋁膜。通過調(diào)整不銹鋼制的網(wǎng)的開口率，可以控制膜密度。上述鋁膜的表面粗糙度Rz為9μm，總光線反射率為78％。另外，面板烘烤后的總光線反射率為73％。
另外，該鋁膜的光譜反射率，在400nm時為65％、700nm時為74％，其差值為9％，由于藍(lán)熒光體的發(fā)光區(qū)域的反射率低，所以，在陽極施加電壓7kV下使具有這種結(jié)構(gòu)的熒光面和MIM(Metal-Insulator-Metal)型電子源的圖像顯示裝置動作時的亮度，為無背金的圖像顯示裝置的120％。當(dāng)膜密度比這更疏松時，短波長的反射率進(jìn)一步降低，有可能得不到背金本來的提高亮度的效果。
與實施例3同樣地形成前面基板，進(jìn)行到圖8所示的排氣工序，最后，為將面板內(nèi)保持為高真空而散布了鋇類的吸氣劑。通過在散布時使微量的鋇附著在背金面上，能使得在面板的整個面上具有氣體吸附作用。
通過平均2μg/cm2以下的微量附著，2萬小時后的面板亮度，與無微量附著的情況相比，能保持高出10％以上的高亮度。
圖10至圖13是用于說明本發(fā)明的圖像顯示裝置的圖，在包括上述實施例的本發(fā)明的熒光面的形成方法中，在使用鋁并使膜密度為2.4g/cm3、即塊狀態(tài)的密度(2.7g/cm3)的90％的條件下，基于膜厚分別示出了電子束透射率(圖10)、光反射率(圖11)、亮度比率(圖12)、膜密度和光反射率(圖13)。
首先，圖10以陽極施加電壓為參數(shù)，是將在這種圖像顯示裝置中使用的施加電壓3kV～30kV分為8級施加并進(jìn)行測量而得到的。從圖10可以看出，當(dāng)陽極施加電壓為3kV、膜厚超過200nm時，無電子束透過，不能進(jìn)行顯示，無法作為顯示裝置。陽極施加電壓為3kV，是這種FPD的使用范圍，如考慮電子束的透過，膜厚優(yōu)選為不大于200nm。另一方面，在上述陽極施加電壓為3kV、膜厚為50nm時，能確保電子束透射率為50％左右。
接著，在圖11中，曲線111表示如上述圖6所示的在熒光體層15上具有背金17的結(jié)構(gòu)的光反射率，曲線112表示在無熒光體層的基板玻璃上直接形成背金的結(jié)構(gòu)的光反射率。
從圖11可以看出，在不具有熒光體層的結(jié)構(gòu)中，如曲線112所示，在背金膜的厚度為20nm左右時就超過了這種圖像顯示裝置所要求的最低限度的光反射率60％。而在本發(fā)明的圖像顯示裝置這樣的具有熒光體層的結(jié)構(gòu)中，將受到熒光體層的影響也作為一個因素來考慮，則光反射率至少超過60％的膜厚要不低于50nm，優(yōu)選膜厚不低于50nm。
其次，圖12表示具有背金膜的電子束遮斷特性，示出了與不具有背金膜的結(jié)構(gòu)相比由背金的膜厚造成的亮度降低、即由電子束遮斷造成的亮度降低。從圖12可以看出，提高亮度，必須提高陽極施加電壓、或減小背金膜的厚度，在以5kV～15kV左右的低電壓驅(qū)動為特征的圖像顯示裝置中，通過使膜厚為50nm～200nm，能更有效地獲得由背金膜帶來的提高亮度的效果。
接下來，圖13示出了在上述的熒光面的形成方法中使用了鋁背金的膜密度和光反射率的關(guān)系。在圖13中的膜密度和光反射率的關(guān)系中，在膜密度為1.6g/cm3處，光反射率開始下降，當(dāng)不足該值時反射率急劇下降。
另一方面，當(dāng)超過2.6g/cm3時為致密的膜，沒有針孔產(chǎn)生，因而在熒光面制造工序的熱處理中產(chǎn)生的燃燒氣體不能排出，將發(fā)生鋁膨脹，這將成為鋁破裂、剝落等的原因，使熒光面產(chǎn)生缺陷。因此，膜密度為1.6～2.6g/cm3是實用范圍，如果為1.8～2.4g/cm3，則光反射率的變化很小，因而是更理想的。這里，在上述的實施例中說明了MIM型陰極結(jié)構(gòu)的圖像顯示裝置，但不言而喻并不限于此，可以利用各種陰極結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括前面基板，在其內(nèi)面具有熒光體層和接著該熒光體層形成的以鋁為主要成分的反光膜；背面基板，在其內(nèi)面具有電子源并以預(yù)定的間隔與上述前面基板相對配置；以及支撐體，圍繞顯示區(qū)域地插入在上述前面基板和背面基板之間，保持上述預(yù)定的間隔；通過密封構(gòu)件將該支撐體的端面與上述前面基板和背面基板分別氣密密封起來，該圖像顯示裝置的特征在于上述反光膜的膜厚為50nm～200nm，且平均膜密度為1.6g/cm3～2.6g/cm3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述背面基板，具有多條掃描信號布線，在一個方向延伸并在與該一個方向正交的另一個方向并列設(shè)置，在上述另一個方向被依次施加掃描信號；多條圖像信號布線，在上述另一個方向延伸并與上述掃描信號布線交叉地在上述一個方向并列設(shè)置；電子源，設(shè)置在上述掃描信號布線和上述圖像信號布線的各交叉部附近；以及連接電極，將該電子源與上述掃描信號布線連接起來。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜的平均膜密度為1.8g/cm3～2.4g/cm3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜以鋁為主要成分，還含有釹、錳、硅的任意1種或1種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜，在其表面一側(cè)具有鈍化膜(passive-state film)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜，其顯示部分的上述鋁成分的每單位面積的質(zhì)量為10～50μg/cm2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜具有針孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜具有針孔，該針孔的尺寸為直徑小于或等于5μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜具有針孔，該針孔的尺寸為1μm～2μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜的總光線反射率(the total luminous reflectance)大于或等于60％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜的在可見光區(qū)域的400nm～700nm的最大光譜反射率與最小光譜反射率之差小于或等于10％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜具有大于或等于其膜厚的凹凸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜，其十點平均粗糙度(ten points average height，peak tovalley average)Rz＝3μm～15μm。
14.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述反光膜，在上述鈍化膜(passive-state film)的表面具有鋇、鎂、鐵、鎳、鈦中的任意1種或1種以上。
15.一種圖像顯示裝置，包括前面基板，在其內(nèi)面具有有多個開口部的BM膜、填塞上述開口部地延伸配置到上述BM膜上的熒光體層、以及覆蓋該熒光體層和上述BM膜的以鋁為主要成分的反光膜；背面基板，在其內(nèi)面具有電子源并以預(yù)定的間隔與上述前面基板相對配置；多個間隔保持構(gòu)件，配置在上述前面基板和背面基板之間的顯示區(qū)域內(nèi)；以及支撐體，圍繞上述顯示區(qū)域地插入在上述前面基板和背面基板之間，保持上述預(yù)定的間隔，通過密封構(gòu)件將該支撐體的端面與上述前面基板和背面基板分別氣密密封起來，該圖像顯示裝置的特征在于上述反光膜具有50nm～200nm的膜厚，并且，平均膜密度為1.6～2.6g/cm3，且在上述反光膜的表面一側(cè)具有鈍化膜(passive-state film)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于對上述反光膜施加的陽極施加電壓為5kV～15kV。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示裝置，具有覆蓋熒光體層配置的反光膜，通過優(yōu)化背金的膜厚(T)和膜密度，能防止上述反光膜膨脹、剝落、并確保導(dǎo)電性、電子束透射率和光反射率，從而能進(jìn)行高質(zhì)量顯示且可靠性高。
文檔編號H01J31/12GK1808679SQ200610001509
公開日2006年7月26日 申請日期2006年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月18日
發(fā)明者東條利雄, 林信安, 高橋勝勇 申請人:株式會社日立顯示器