TWI241610B - Image display device - Google Patents

Description

1241610 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關畫像顯示裝置，特別係採用電子釋放元 件之平面型畫像顯示裝置。 【先前技術】 近年來’排列許多電子釋放元件，並使之與螢光面對 向配置之平面型畫像顯示裝置，持續不斷開發，成爲新時 代的畫像顯示裝置。電子釋放元件中種類眾多，基本上皆 採用電場釋放，採用此等電子釋放元件的顯示裝置，一般 稱爲場發射顯示器（以下稱爲FED ) 。FED內採用表面傳 導型電子釋放元件之顯示裝置，亦稱爲表面傳導型電子釋 放顯示（以下稱爲S E D )，但於本申請書中亦包含S E D， 總稱爲FED。 一般而言，FED具有保持特定之間隙，使之對向配置 之前面基板及背面基板，此等基板藉由以矩形框狀之側壁 相互接合周圍部之間，而形成真空外圍器。真空容器內部 ，維持於真空度爲1(T4 Pa左右以下之高真空。又，爲了 支撐加諸於背面基板及前面基板之大氣壓重量，而於此等 基板間配設複數之支撐構件。 於前面基板之內面，形成含有紅、藍、綠之螢光體層 之螢光面，於背面基板之內面，設有釋放激勵螢光體並使 之發光之電子之眾多電子釋放元件。而且，多數之掃瞄線 及信號線形成矩陣狀，連接各電子釋放元件。於螢光面施 -5- (2) (2)1241610 加陽極電壓，電子釋放元件所釋放之電子束藉由陽極電壓 而加速，並衝擊螢光面，因此螢光體發光而顯示影像。 於此種FED之中，前面基板與背面基板之間隙可設 爲數mm以下，相較於作爲目前電視及電腦之顯示器之陰 極射線管（C RT )，更可達到輕量化、薄型化。 如上述所構成之FED中，爲了取得實用之顯示特性 ，而採用與一般陰極射線管相同之螢光體，甚至有必要採 用螢光體上形成所謂金屬背之鋁薄膜之螢光面。此際，施 加於螢光面之陽極電壓，至少設爲數kV、最好係10kV以 上。 然而，前面基板與背面基板之間隙，從解析度或間隔 物特性等之觀點來看，無法過於增大，必須設定爲 1〜2 mm左右。因此，FED中，無法避免於前面基板與背 面基板間細微間隙形成強力電場，兩基板間之放電產生問 題。 關於抑制放電損耗，若沒有任何因應之策，放電將引 起電子釋放元件、與此相連之薄膜電極、螢光面、驅動裝 置IC、驅動電路之破壞或劣化。綜合以上倂稱爲放電損 耗。發生此種損耗之情況下，爲了 FED之實用化，必須 長時間絕對不產生放電。然而，這卻不易實行。 因此，可控制於即使產生放電亦可忽略是否產生放電 損耗之程度，如此之降低放電流之對策最爲重要。作爲運 用於此之技術，係一種揭示於特開2000-3 Π 642號公報， 於設於螢光面之金屬背加入凹槽，形成Z字型等之圖案， -6 - (3) (3)1241610 而提高螢光面之有效阻抗之技術。又於特開平1 0 - 3 2 6 5 8 3 號公報，揭示著分割金屬背，經由電阻構件與共通電極相 接而施加高電壓之技術。再者，於特開2 0 0 0 5 1 7 9 7號公 報，揭示爲了抑制金屬背之分割部之沿面放電’於分割部 設置包覆導電性材料之技術。於特開2 003 -2429 1 1號公報 ，揭示分割或圖案化金屬背，更於金屬背使用電阻性材料 之技術。 然而，持續檢討之後，傳統技術中’將實用性高且放 電流限制效果亦大之金屬背，於長邊方向分斷之技術， 僅能將放電流降到3 A左右。 藉此，將可防止螢光面或驅動裝置1C之損壞。但是 ，關於電子源，雖可略爲確實防止損耗，但產生偶爾捲入 電子釋放元件之放電之際，有時產生缺陷。又，抑制電子 釋放元件相關之薄膜電極之斷線，而製程增加，亦提高成 本。另外，驅動裝置1C亦爲了因應3 A而必須特別設計 ，成爲成本增加之重要原因。因此，迫切需要更能減少放 電流之技術。 【發明內容】 本發明係用來解決此種課題，其目的係提供一種可將 前面基板與背面基板間產生之放電之放電流，設爲大幅小 於傳統技術之畫像顯示裝置。 爲了解決上述課題，本發明型態相關之畫像顯示裝置 ’係具備具有包含螢光體及遮光層之螢光面，與重疊設置 -7- (4) (4)1241610 於此螢光面之金屬背層之前面基板，和與上述前面基板對 向配置’同時配置朝向螢光面釋放電子之複數電子釋放元 件之背面基板； 上述金屬背層於對應上述螢光面之領域上，於第I方 向以g 1間隙分割，於正交第1方向之第2方向以g 2間隙 分割，gl < g2 ’ gl部、g2部之薄片電阻各自設爲p gl、 P 時，p gl < p g2。 再者，上述g 1之間隙、g2之間隙電阻若各自設爲 Rgl 、 Rg2 時， 0.5 S ( Rgl/Rg2 ) 1/2/ ( gl/g2 ) ^ 2 【實施方式】

以下，參照圖面同時詳細說明有關適用本發明之SED 之實施型態。 圖1及圖2爲表示本發明之實施型態共通之SED構 造°此SED具備各自由矩形狀玻璃所構成之前面基板2 及背面基板1，此等基板係保持1〜2 mm之間隙而對向配 置。而且前面基板2及背面基板1，藉由矩形框狀之側壁 相互接合周圍部之間，構成其內部維持於真空度爲}

Pa左右以下高真空之扁平矩形狀之真空外圍器4。 於前面基板2內面形成螢光面6。此螢光面6係以發 紅 '綠、藍光之螢光體層，和矩陣狀之遮光層所構成。於 螢光面6上，形成功能化作爲陽極電壓之金屬背層7。進 行顯示時，於金屬背層7施加特定之陽極電壓。螢光面之 -8 - (5) (5)1241610 詳細構造將於後敘述。 於背面基板]之內面上，設有釋放用來激勵螢光體層 之電子束之多數電子釋放元件8。此等電子釋放元件8係 對應各畫素而配列成複數行及複數列。電子釋放元件係藉 由矩陣狀配列設計之配線（未圖示）所驅動。又，於背面 基板1及前面基板2之間，爲了支撐作用於此等基板之大 氣壓力，而配置形成板狀或柱狀之多數間隔壁1 〇。 於螢光面6經由金屬背層7施加陽極電壓，從電子釋 放元件8所釋放之電子束係藉由陽極電壓而加速，並衝擊 螢光面6。藉此，相應之螢光體層發光，而顯示影像。 圖3爲表示本發明之實施型態共通之前面基板2，特 別係螢光面6之構造。螢光面6具有發射紅、藍.、綠光之 多數矩形狀之螢光體層R、G、B。將前面基板2之長邊 方向設爲第1方向X、與此正交之寬度設爲第2方向Y之 情況，螢光體層R、G、B係於第1方向X，保持特定間 隙反覆配列，並於第2方向保持特定間隙配列相同顏色之 螢光體層。另外，即使係特定間隙，亦於製造誤差之範圍 內或設計時之小幅調整之範圍內產生變化，故不限於特定 値。又，螢光面6具有遮光層22。此遮光層22具有沿著 前面基板2之周圍部分延伸之矩形框部22a，及矩形框部 內側中，於螢光體層R、G、B間矩陣狀延伸之矩陣部 22b ° 其次，參照圖4〜圖6之同時，針對本發明之第1實 施型態詳加說明。圖4爲螢光面6之平面圖，圖5與圖6 -9- (6) (6)1241610 各自爲螢光面6之X方向及Y方向之剖面圖。 之後，爲了尺寸標記，以畫素（綜合R、G、B)爲 間距6 0 0 w m之正方形畫素爲例，表示適當之數値。 於遮光層2 2之上，形成電阻調整層3 0。電阻調整層 30於矩陣部22b之領域中，具有各自將螢光體層間於X 方向延伸之複數之橫向線部3 1 Η，和各自將螢光體層間於 Υ方向延伸之複數之縱向線部31V。螢光體層由於與R、 G、Β排列於X方向，故縱向線部3 1 V寬度比橫向線部 3 1 Η更窄。例如縱向線部3 1 V之寬度爲4 0 // m，橫向線部 31H之寬度爲30//m。 於縱向線部3 1 V中，係採用相較於橫向線部3 1 Η較 低電阻之材料。關於此電阻數値將於後敘述。橫向線部 3 1 Η及縱向線部3 1 V皆採用以某電阻性之金屬氧化物之微 粒子爲主要成分之材料，並藉由習知之微影技術所形成。 螢光體層R、G、Β係以習知之螢幕印刷或微影而形成。 於電阻調整層30之上，形成薄膜分斷層32。薄膜分 斷層3 2具有各自形成於電阻調整層3 〇之橫向線部3 j η 上之橫向線部3 3 Η，及各自形成於電阻調整層3 0之縱向 線部3 1 V上之縱向線部3 3 ν。薄膜分斷層3 2爲了於形成 表面凹凸，而以適當之密度分散粒子，藉此，分斷之後以 蒸著等形成之薄膜。薄膜分斷層32形成相較於遮光層22 更細小’若以數値表示，薄膜分斷層之橫向線部3 3 Η之 寬度爲260//m，縱向線部33V之寬度爲20/im。 形成薄膜分斷層32之後，爲了平滑形成金屬背層7 -10- (7) (7)1241610 ，而進行噴漆等之平滑化處理。此用來平滑化之膜，於形 成金屬背層7之後，藉由燒烤而燒毀。此平滑化處理基本 上於CRT等中眾所周知。於薄膜分斷層32之領域中，爲 了失去平滑化作用而控制條件。 平滑化處理之後’藉由蒸著等之薄膜形成製程形成金 屬背層7。藉此形成薄膜分斷層32中所分斷之分斷金屬 背7 a。此際，分斷金屬7 a間之間隙，與薄膜分斷層32 之橫向線部3 3 Η及縱向線部3 3 V之寬度略爲相同，於X 方向將爲gl=20"m，Υ方向將爲g2 = 260//m。 其次，詳細說明關於電阻調整層3 0之電阻値之設定 。間隙gl、g2部之薄片電阻各自設爲p gi、p g2。另外 ，g 1、g 2表示間隙之數値，同時亦表示其間隙。於上述 構造中，p g 1相當於縱向線部3 1 V之薄片電阻，p g2相 當於橫向線部3 1 Η之薄片電阻。將間隙g丨、g 2間之電阻 設爲Rgl、Rg2。Rgl、Rg2係測定爲連接之分斷金屬背 7 a間之電阻，分斷間距之縱向線部之長度設爲w 1，橫向 線部之長部設爲W 2的話，則近似爲 Rgl=p gl · gl/Wl Rg2= p g2 · g2/W2 一般而言’ pgl、Pg2不一定爲電阻調整層30之値 ’測定Rg]、Rg2，基於上述之近似値加以逆運算之値設 爲 p gl 、 p g2 〇 若產生放電’產生放電之處之分斷金屬背7a之電壓 從陽極電壓朝0V遞減，但相接之分斷金屬背之電壓並非 -11 - (8) (8)1241610 以同樣步調下降，故於間隙g 1、g2將產生電位差V g 1、 V§2 °若放電相較於其間隙耐壓變高，間隙間將產生放電 。如此一來，有時亦藉由放電，間隙g 1及g2以低電阻相 連’並發生傾斜式連鎖放電現象，將導致電流增大。因此 ’進行分斷金屬背7之際，將其分斷部產生之電壓控制於 耐壓以下，將爲重要之課題。 所分斷之金屬背7二維排列情況無法加以解析取得， 故藉由電氣電路模擬器（SPICE )進行檢討。 結果，一般認爲，

Vgl oc/" Rgl

Vg2 〇c，Rg2 之關係近似成立。間隙gl、g2之電場Egl、Eg2將爲 Egl=Vgl/gl Eg2 = Vg2/g2 一般而言，間隙之耐壓與間隙略成比例，故Eg 1、 Eg2是否達到放電之臨界電場將爲是否產生放電之關鍵。 爲了盡可能降低放電流方面，最好係將Eg 1、Eg2設爲略 爲相同，並考量耐壓來設定數値。Egl、Eg2若有差距， 僅其部分流出多餘之電流，或者不利於另一方之耐壓。 從製造面來看，電阻層易於以一種材料製作，將針對 此情況加以說明。 設爲P gl= P g2= P g之情況，以數値例來看，gi=2〇 ；/m、Wl=340/im、g2 = 260//m、W2=180# m 之情況，將 -12- (9) (9)1241610

Rgl/Rg2=0.04

Vgl /Vg2 = 0.2

Egl/Eg2=2.6 ，將導致間隙g 1之電場增大。此雖不過係數値例，但於 實際之尺寸大小中，此關係不變。結果，對於Vgl、Vg2 之Rg 1、Rg2之依存性不爲比例，爲平方根比例，故間隙 較小之g 1之電場將必定增大。 因此，於本實施型態中，將p g 1設爲小於p g2。甚 至最好設爲Egl=Eg2，爲 0.5 ^ ( Rgl/Rg2 ) 1/2/ ( gl/g2 ) ^ 2 。若考量gl部之耐壓與g2部之耐壓差異及設計彈性，（ Rgl/Rg2 ) 1/2與（gl/g2 )不必完全相等，故可允許爲 0.5〜2倍範圍內。 爲了獲得某程度之放電流抑制效果，Rgl、Rg2中若 以Rgl爲指標，有必要爲Rgl = l〇2Q以上。另外，若將電 阻設爲過高，將導致無法忽視畫面亮度降低，故其以上爲 限。束子電流一般爲1 0mA階，從電壓下降量計算約爲 R g 1 = 1 0 5 Ω以上。R g 1於此種範圍中，最好綜合考量維（ dimension )、實際材料之控制、目標電流、目標亮度降 低量等來決定。 採用如以上所示之前面基板，製造表面傳導型之電子 釋放元件之SED，進行放電損耗評估。電阻値設爲 Rgl = 102Q、Rg2 = l〇4Q。另外，如後述實施型態3所示’ 於螢光面亦形成分斷集氣（getter )層。陽極電壓於9Kv -13 - (10) (10)1241610 爲標準條件之FED中，使陽極電壓上升爲最大至l4kV， 強制使之放電。結果，1 00次放電之後，容許電流爲1A 之驅動裝置IC將不受損害。並且亦不破壞、劣化電子釋 放元件。此際之放電流推測爲〇 . 〇 5 A，遠遠相較於傳統變 小。 圖7爲表示本發明之第2之實施型態之螢光面等之X 方面剖面圖。Y方面之剖面圖由於易於理解故省略。於本 實施型態之中，遮光層22本身爲電阻調整層。爲了實現 此，於電阻調整層，適當化電阻之同時，採用於遮光層所 取得之近似黑色且低反射率之材料。藉此，將可簡化製程 、提高良率，達到降低成本。但是，電阻調整之彈性降低 〇 圖8爲表示本發明之第3之實施型態之螢光面等之X 方面剖面圖。Y方面亦同樣省略圖示。於第3實施型態之 中，於金屬背層7上更形成集氣層40。於SED之中，爲 了長期確保真空度，有時有必要如此於螢光面形成集氣層 4 〇，本實施型態係因應此種情況。 一般而言’集氣層若曝露於大氣中將失去作用，故集 氣層4 〇之實際製法係於將前面基板2與背面基板1密封 於真空中時，藉由蒸著等之薄膜製程加以形成。形成金屬 背層7之後亦不喪失薄膜分斷層之作用，集氣層40亦分 斷成與金屬背層7同樣之圖案，形成分斷集氣層40a。集 氣層40 —般爲導電性金屬，藉此，即使形成集氣40，亦 可避免螢光面導通。 -14- (11) (11)1241610 於以上說明之中，電阻調整層3 0對應遮光層2 2之矩 陣而形成矩陣狀，例如，橫向線部3 1 Η彙整各兩條線， 縱向線部3 1 V彙整3個R、G、Β，形成1畫素之際，亦 可作爲形成於此各畫素之構造。因此，可減少金屬背及集 氣層之分斷數目，並有利於良率方面等。一般而言，分斷 之間距於符合目標之範圍內亦可多樣選擇。 本發明並非完全局限於上述實施型態，於實施階段中 ’不脫離其理念之範圍內’可變化構造要素加以具體化。 又，藉由上述實施型態所開示之複數構造要素之適當組合 ，可形成各種發明。例如，亦可從實施型態所示之所有構 造要素刪除幾個構造要素。再者，亦可適當組合涵蓋相異 實施型態之構造要素。 另外’各構造要素之尺寸大小、材料等並不局現於上 述之實施型態所示之數値、材料，因應需求可有各種選擇 〔產業上利用之可能性〕 若藉由本發明，將可提供前面基板與背面基板間所產 生之放電之放電流，相較於傳統大幅降低之畫像顯示裝置 。藉此，可簡化背面基板側之附加對策，將可達到簡化製 程、降低成本。且，亦可達到驅動裝置IC之成本降低。 甚至亦可避免偶爾發生之可能性等缺點。 再者，若藉由本發明，將可提供能提高陽極電壓，並 縮小前面基板與背面基板間之間隙，改善亮度、解析度、 •15- (12) 1241610 螢光體壽命等之特性之畫像顯示裝置。 【圖式簡單說明】 圖1爲表示本發明之第1竇施型態相關之S E D之斜 視圖。 圖2爲表示上述沿著圖1之線II-II之SED之剖面圖 〇 圖3爲表示上述SED之前面基板之螢光面及金屬背 層之平面圖。 圖4爲表示上述SED之螢光面部分之剖面圖。 圖5爲表示沿著圖4之線V-V之螢光面等之剖面圖 〇 圖6爲表示上述沿著圖4之線VI-VI之螢光面等之剖 面圖。 圖7爲表示本發明之第2實施型態相關之SED之螢 光面等之剖面圖。 圖8爲表示本發明之第3實施型態相關之SED之螢 光面等之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 背面基板 2 前面基板 3 側壁 4 真空外圍器 -16- 1241610 (13) 6 螢光面 7 金屬背層 8 電子釋放元件 10 間隔壁 22a 矩形框部 22b 矩陣部 G.B.R 螢光體層 3 1 H 橫向線部 33 V 縱向線部 33H 橫向線部 3 1V 縱向線部 32 薄膜分斷層 30 電阻調整層 7a 金屬背

-17-

Claims (1)

1241610 (1) 十、申請專利範圍 1.一種畫像顯示裝置，其特徵係具備：具有包含 體及遮光層之螢光面，與重疊設置於此螢光面之金屬 之則面基板，和與上述前面基板對向配置，同時配置 螢光面釋放電子之複數之電子釋放元件之背面基板； .上述金屬背層於對應上述螢光面之領域上，於第 向以g 1間隙分割，於正交第1方向之第2方向以g 2 分割，且g 1 < g 2 ; gl部、g2部之薄片電阻各自設爲p gl、p g2之 i〇 g 1 < p g2。 2 ·如申請專利範圍第i項所記載之畫像顯示裝置 中’上述g 1之間隙電阻及g2之間隙電阻若各自設爲 、Rg2 時， 0.5^ (Rgl/Rg2) W2/(gl/g2) 3 ·如申請專利範圍第2項所記載之畫像顯示裝置 中 ， 102 Ω g Rgl^ l〇5Q 4 .如申請專利範圍第丨項至第3項之任一項所記 畫像顯示裝置’其中，重疊於上述金屬背層形成集氣 此集氣層係分斷成對應上述金屬背層之圖案。 螢光 北b m m 朝向 1方 間隙 際， ，其 Rg 1 ，其 載之 層，