专利名称：图像显示装置以及图像显示装置的制造方法
技术领域：
本发明涉及平面型图像显示装置以及图像显示装置的制造方法，特别是涉及具有相对地配置的基片和设置在一基片内表面上的多个电子源的平面型图像显示装置以及图像显示装置的制造方法。
背景技术：
最近，对高质量播送用或与其相应的高清晰度的图像显示装置寄予很大的希望，对于其屏幕显示性能的要求也越来越高。为了达到这些要求，需要屏幕表面的平坦化及高清晰度化，同时也力求其轻量、薄型化。
这里，开发了取代显像管(以下称为CRT)的作为下一代轻量、薄型的显示装置的各种各样的平面型图像显示装置。在这样的图像显示装置中，有利用液晶取向来控制光的强弱的液晶显示器(以下称为LCD)、利用等离子放电的紫外线使荧光体发光的等离子显示屏(以下称为PDP)、利用荧光体的电致发光(EL)现象的显示装置、利用电场发射型电子发射元件的电子束使荧光体发光的场致发射显示器(以下称为FED)、以及是FED的一种的利用表面传导型电子发射元件的电子束使荧光体发光的表面传导发射显示器(以下称为SED)等各种各样的显示装置。
例如，SED具有保持规定的间距相对地配置的第1基片和第2基片。通常，这些基片用板厚为2.8mm左右的玻璃板形成，其周边部彼此之间直接或通过长方形框状的侧壁互相接合构成真空外壳。在第1基片的内表面形成起到作为图像显示面功能的荧光层，在第2基片的内表面设置有作为激发荧光层使之发光的电子源的多个电子发射元件。
为了支撑施加在第1基片和第2基片上的大气压负载，在这些基片之间配置有作为支撑部件的多个支柱(spacer)。在该SED中，显示图像时，通过在荧光层上外加阳极电压，利用阳极电压对电子发射元件发射的电子束进行加速，使其冲撞荧光层，这样使荧光体发光，显示图像。
在这样的SED中，电子发射元件的大小为微米数量级，能够将第1基片和第2基片的间隔设定为毫米数量级。因此，SED与用于现在的电视机或计算机的显示器的CRT相比较，能够达到高清晰度化、轻量化、薄型化。
如上所述，在这样的平面型图像显示装置中，第1基片和第2基片使用玻璃板。但是，在该情况下，由于强度上的问题，要使形成的基片薄得比现有的还要薄是非常困难的，将图像显示装置进一步薄型、轻量化时，强度问题成为一个障碍。而且，该玻璃基片的强度问题对于第1基片和第2基片之间配置的支柱的间距、宽度、直径、高度的误差等产生许多制约，成为高清晰化或低成本化的阻碍因素。还有，玻璃板与金属板相比较，加工成形时很麻烦，而且必须采取某些措施来降低成本。众所周知，玻璃板容易破碎，在制造过程中很难操作。
发明内容
本发明是鉴于以上的问题而提出的，其目的在于提供能实现薄型化及轻量化、同时对将来的更高清晰化作好准备的、能够降低制造成本的平面型图像显示装置以及图像显示装置的制造方法。
为了达到上述目的，本发明的实施例相关的平面型图像显示装置，包括具有设置图像显示面的第1基片以及与上述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部维持真空的外壳，上述第2基片是利用用绝缘层覆盖至少设置有上述电子源的设置面的金属基片形成的。
本发明的其它实施例相关的图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有设置图像显示面的第1基片以及与上述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部真空的外壳，所述制造方法中，使用具有所希望厚度的金属基片，在上述金属基片的至少一个表面上形成有绝缘层，在上述绝缘层上形成电子源和驱动电子源的布线，来构成所述第2基片。
根据上述图像显示装置以及图像显示装置的制造方法，通过用绝缘材料覆盖金属基片而成的复合材料来构成第2基片，与使用玻璃板等的情况相比，大幅度提高了第2基片的机械强度，能够形成更薄的第2基片。由此，能够力求图像显示装置整体的薄型化和轻量化。同时，与玻璃板相比较，能够容易地加工第2基片和形成布线，能够降低制造成本，同时在制造过程中也更容易操作基片。
图1是表示本发明的实施方式相关的SED的立体图。
图2是沿着图1的线II-II进行剖切的上述SED的立体图。
图3是放大表示上述SED的剖面图。
图4是表示设置在上述SED的第2基片上的布线和电子发射元件的排列的平面图。
图5A至图5C是概略表示上述SED中的第2基片的制造过程的剖面图。
图6是表示其它的实施方式相关的第2基片的剖面图。
图7是表示其它的实施方式相关的第2基片的剖面图。
具体实施例方式
以下参照附图来详细说明将本发明应用于作为平面型图像显示装置的FED的一种即SED的实施方式。
如图1至图3所示，该SED分别包括长方形的第1基片10和第2基片12，这些基片保持大约1.0～2.0mm的间距相对地配置。第1基片10作为透明的绝缘基片由玻璃板形成。第2基片12如后所述的，例如由用绝缘材料覆盖板厚为0.1～0.5mm左右的金属基片而成的复合材料形成，其尺寸比第1基片10稍大一点。第1基片10和第2基片12，通过用玻璃形成的长方形框状的侧壁14接合各周边部，构成内部维持真空的扁平长方形状的真空外壳15。还有，侧壁14也可以由用绝缘材料覆盖的金属来形成。
在第1基片10的内表面形成有作为图像显示面的荧光屏16。将通过电子的冲撞发出红、蓝、绿的光的荧光层R、G、B和遮光层11进行排列来构成该荧光屏16。荧光层R、G、B形成线状或点状。在荧光屏16上依次形成由铝等构成的金属背层17和未图示的吸气(getter)膜。还有，在第1基片10与荧光屏之间也可以设置由例如ITO等构成的透明导电膜或彩色滤色膜。
起接合部件作用的侧壁14通过例如低熔点玻璃、低熔点金属等的封接材料20封接在第2基片12的周边部和第1基片10的周边部，将第1基片和第2基片彼此之间接合在一起。
如图2和图3所示，SED包括配置在第1基片10和第2基片12之间的支柱组件22。支柱组件22由板状的格栅24和一体地竖立在格栅的两面的多个柱状的支柱构成。
详细地说就是，格栅24具有与第1基片10的内表面相对的第1表面24a以及与第2基片12的内表面相对的第2表面24b，与这些基片平行地配置。格栅24由例如铁或以铁为主体的至少含有镍和铬中的一种的合金等形成。
在格栅24中，通过刻蚀等形成多个电子束通过孔26和多个支柱开孔28。
本发明的起到开孔作用的电子束通过孔26分别与电子发射元件18相对地排列着。而且，支柱开孔28分别位于电子束通过孔之间以规定的间距排列着。
在格栅24的第1表面24a上一体地竖立着与各支柱开孔28相重叠的第1支柱30a。在各第1支柱30a的延伸端涂有铟层，构成调节支柱高度偏差的高度调节层31。而且，各第1支柱30a的延伸端通过高度调节层31、吸气膜、金属背层17和荧光屏16的遮光层11碰接着第1基片10的内表面。高度调节层31对电子束的轨迹不起什么影响，不只限于金属，只要能起到支柱高度偏差的调节效果并有一定的硬度就可以。当然，如果支柱本身能抑制高度的偏差，则不需要高度调节层31。
在格栅24的第2表面24b上一体地竖立着与各支柱开孔28重叠的第2支柱30b，其延伸端碰接着第2基片12的内表面。各支柱开孔28、第1和第2支柱30a、30b互相整齐地排列，第1和第2支柱通过该支柱开孔28互相连成一体。由此，第1和第2支柱30a、30b以从两侧面将格栅24夹入的状态与格栅24形成一体。第1和第2支柱30a、30b分别形成为从格栅24侧向着延伸端直径越来越小的锥状。
如图2和图3所示，上述结构的支柱组件22配置在第1基片10和第2基片12之间。而且，第1和第2支柱30a、30b通过与第1基片10和第2基片12的内表面碰接，支撑作用于这些基片上的大气压负载，将基片之间的间隔维持在规定值。
如图2至图4所示，在第2基片12的内表面设置着作为激发荧光屏16的荧光层的电子源而分别发射电子束的多个表面传导型电子发射元件18。这些电子发射元件18对应各像素排列成多列和多行。各电子发射元件18由未图示的电子发射部、对该电子发射部外加电压的一对元件电极等构成。
在第2基片12上矩阵状地设置有对电子发射元件18外加电压的多路内部布线。即，如图3及图4所示，在第2基片12的内表面上形成有沿着第2基片的长度方向X互相平行地延伸的多路扫描线(X布线)34和沿着与扫描线垂直的方向Y延伸的多路信号线(Y布线)36。扫描线34设有480条，信号线36设有640×3条，布线间距分别为900μm、300μm。
各扫描线34的一端连接着扫描线驱动电路38，各信号线36的一端连接着信号线驱动电路40。扫描线驱动电路38向扫描线34供给用于驱动控制电子发射元件18的驱动电压，信号线驱动电路40向信号线36供给显示信号电压。
在图4的用2点划线所示的显示区域42中，电子发射元件18连接在扫描线34与信号线36的各交叉部，形成像素。沿着各扫描线34设有640×3个电子发射元件18，沿着信号线36设有480个电子发射元件18。
如图2所示，SED包括向格栅24和第1基片10的金属背层17外加阳极电压的电压供给部51。该电压供给部51分别连接格栅24和金属背层17，例如对格栅24外加12kV的电压，对金属背层17外加10kV的电压。该SED中，显示图像时，在荧光屏16和金属背层17上外加阳极电压，利用阳极电压对电子发射元件18发射的电子束进行加速，使其冲撞荧光屏16。由此，使荧光屏16的荧光层激发、发光，来显示图像。
如上所述，SED的第2基片12由用绝缘材料覆盖金属基片构成的复合材料形成。从图3可知，第2基片12包括例如板厚为0.1～0.5mm的金属基片50以及在该金属基片的至少与第1基片相对的表面、设置有电子发射元件18的设置面50a上覆盖形成的绝缘层52。金属基片50由与格栅24相同的材料、例如铁或以铁为主体至少含有镍和铬中的一种的合金等形成。绝缘层52由液相析出法、大气开放型化学气相析出法、蒸镀法、喷涂法中的任何一种方法形成。
在金属基片50的设置面51a上，形成沿着Y方向互相平行地延伸的多条槽54，绝缘层52重叠着这些槽而形成。电子发射元件18、扫描线34、信号线36设置在绝缘层52上。在本实施方式中，信号线36以分别位于槽54内的状态形成在绝缘层52上。而且，第2基片12的金属基片50连接未图示的接地，电气接地。
上述结构的第2基片12由以下的工序来制造。首先，如图5A所示，将Fe-50％Ni(含有不可避免的杂质)轧制到0.25mm的厚度，形成规定尺寸的金属板。接着，在金属板的一表面(设置面50a)用光刻法形成深为0.1mm、宽为0.15mm、间距为0.615mm的槽54。其后，在进行校平的同时，将金属板切成规定的大小，得到金属基片50。
然后，如图5B所示，将金属基片50在氧化气氛中进行氧化处理，在金属基片的设置面50a上形成由Fe3O4和Fe2NiO4构成的氧化膜。接着，通过用超微粒子型2流体喷头(nozzle)在金属基片50的氧化膜上喷涂含有锂系列硼硅酸碱性玻璃的溶液，烘干、烧结来形成绝缘层52。进一步，将金属基片50浸渍在硅的烃氧基金属溶液中，再捞出、进行烧结，在由锂系列硼硅酸碱性玻璃构成的绝缘层52上形成SiO2膜，作为绝缘层的一部分。
然后，如图5C所示，通过SiO2膜和绝缘层52在各槽54中充填含有Ag的导电糊浆，烘干、烧结，将其作为信号线36。其后，利用现有的工艺，形成含有SiO2膜的绝缘层52上的其它的布线、电子发射元件18，得到第2基片12。
根据具有如上结构的SED，通过由覆盖形成在金属基片50和其表面的绝缘层52来构成第2基片12，与用玻璃板的情况相比较，能大幅度地提高第2基片的机械强度。因此，与用玻璃板的情况相比较，能够将第2基片12的板厚做成大致为其1/10以下，能够得到SED整体的薄型化和轻量化。同时，第2基片12与玻璃板相比较，加工和布线的形成等更容易，能够降低制造成本，再有第2基片12不容易破碎，在制造过程中容易操作。
由于在第2基片12的设置面50a上形成槽54，隔着绝缘层52在这些槽内设置信号线36，就能够使第2基片12进一步薄型化。还有，也可以不设置槽54，在绝缘层52上形成信号线36。
在第2基片12中，虽然采用绝缘层52只设置在金属基片50的设置面50a侧的结构，但也可以如图6所示，采用以绝缘层52覆盖整个金属基片50的外表面的结构。
在该情况下，第2基片12能够用以下的工序来制造。首先，将Fe-50％Ni(含有不可避免的杂质)轧制到0.25mm的厚度，在进行校平的同时，切成规定的大小，形成金属基片50。接着，对金属基片50进行电化处理，在金属基片的表面形成具有OH基的黑化膜。
然后，将金属基片50浸渍在二氧化硅处于过饱和状态的25℃的硅氢氟酸中，在金属基片的表面形成由SiO2构成的绝缘层52。进一步，在400℃以上的大气中进行热处理，对由SiO2构成的绝缘层52进行致密化处理。也可以省略该致密化处理。接着，在绝缘层52上用现有的工艺形成布线和电子发射元件，得到第2基片12。
在使用具有如此结构的第2基片12的情况下，也能够得到与上述第1实施方式相同的作用效果。
如图7所示，第2基片12也可以采用具有形成在背面的背面布线的结构。详细地就是，第2基片12具有金属基片50和覆盖金属基片的设置面50a和背面50b的绝缘层52。在设置面50a上，与上述的实施方式相同，形成有多条扫描线34、信号线36、及多个电子发射元件18，在背面50b侧，形成有多条背面布线56。在本实施方式中，背面布线56沿着与扫描线34平行的方向延伸。
在第2基片12的一端部以规定的间距形成多个贯穿孔60，在各贯穿孔中充填导电体来形成导电部62。各背面布线56通过对应的导电部62电气连接扫描线34。
具有如此结构的第2基片12可由以下工序来制造。首先，将铝镇静钢轧制到0.12mm的厚度，在轧制的金属板上以0.615mm的间隔用光刻法形成直径为0.1mm的贯穿孔的。接着，在进行校平的同时，将金属板切成规定的大小，得到金属基片50。
然后，将金属基片50在氧化气氛中进行氧化处理，在金属基片的设置面50a和背面50b上形成由Fe3O4和Fe2NiO4中的至少一种构成的氧化膜。接着，通过用超微粒子型2流体喷头在金属基片50的氧化膜上喷涂含有锂系列硼硅酸碱性玻璃的溶液，烘干、烧结，从而在金属基片50的设置面50a、背面50b、各贯穿孔60的内表面形成绝缘层52。进一步，将金属基片50浸渍在硅的烃氧基金属溶液中，再捞出、进行烧结，在由锂系列硼硅酸碱性玻璃构成的绝缘层52上形成SiO2膜。接着，在各贯穿孔60中充填含有作为导电体的Ag的导电糊浆，烘干、烧结，形成导电部62。
然后，在设置面50a侧利用现有的工艺，在含有SiO2膜的绝缘层52上形成扫描线34、信号线36、电子发射元件18。这时，各扫描线34的一端部与贯穿孔60的一端相重叠形成，电气连接导电部62。
使用上述的第2基片组装成SED之后，在第2基片12的背面50b侧，在绝缘层52上形成背面布线56。这时，各背面布线56的一端部与贯穿孔60相重叠形成，通过该贯穿孔和导电部62电气连接对应的扫描线34。还有，背面布线56具有比扫描线、信号线等内部布线低的布线电阻。
根据包括具有以上结构的第2基片12的SED，能够得到与上述第1实施方式相同的作用效果。还有，在本实施方式中，背面布线不只限于连接扫描线，也可以连接信号线。
另外，本发明不只限于上述实施方式，只要在本发明的范围内可作各种各样的变形。例如，本发明不只限于包括格栅的图像显示装置，也适用于没有格栅的图像显示装置。而且，各组成部分的尺寸、材质等也可以根据需要作适当的选择。电子源也不只限于表面传导型电子发射元件，也可选择场致发射型、碳纳米管等。而且，本发明，不只限于上述的SED，也适用于FED、PDP等其它的平面型图像显示装置。
工业上的实用性根据本发明，能够提供可实现薄型化及轻量化、能够降低制造成本的平面型图像显示装置以及图像显示装置的制造方法。
权利要求
1.一种图像显示装置，其特征在于，包括具有设置图像显示面的第1基片以及与所述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部维持真空的外壳，所述第2基片是利用具有设置所述电子源的设置面的金属基片形成的，至少所述设置面是用绝缘层覆盖的。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片是由铁或以铁为主体至少含有镍和铬中的一种的合金形成的。
3.如权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片至少添加铝、硅、锰中的一种。
4.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述第2基片包括隔着所述绝缘层设置在所述金属基片的设置面上的驱动所述电子源的多条布线。
5.如权利要求4所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片具有形成在所述设置面上的多条槽，所述布线隔着所述绝缘层分别设置在所述槽内。
6.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片具有与所述设置面相对的、同时用绝缘层覆盖的背面，所述第2基片包括隔着所述绝缘层设置在所述金属板的设置面上的驱动所述电子源的多条内部布线、具有比所述内部布线低的布线电阻的隔着所述绝缘层设置在所述金属板的背面上的多条背面布线、贯穿所述金属基片和绝缘层而形成的多个贯穿孔，以及设置在所述贯穿孔内的分别电气连接所述内部布线和背面布线的导电部。
7.如权利要求1、4至6中的任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片电气接地。
8.如权利要求1、4至6中的任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述电子源包括表面传导型电子发射元件。
9.如权利要求1、4至6中的任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，包括设置在所属第1基片和第2基片之间的、支撑作用于第1基片和第2基片的大气压负载的多个支柱；以及在所述第1基片和第2基片之间与这些第1和第2基片相对地配置的、同时具有使电子源发射的电子透过的多个开孔的格栅，所述支柱与所述格栅形成一体。
10.如权利要求9所述的图像显示装置，其特征在于，所述金属基片由与所述格栅相同的材料形成。
11.如权利要求1、4至6中的任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述绝缘层位于所述金属板和电子源之间，含有用SiO2形成的绝缘层。
12.一种图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有设置图像显示面的第1基片以及与所述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部真空的外壳，其特征在于，使用具有所希望厚度的金属基片，在所述金属基片的至少一个表面上形成有绝缘层，在所述绝缘层上形成电子源和驱动电子源的布线，来构成所述第2基片。
13.一种图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有设置图像显示面的第1基片以及与所述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部真空的外壳，其特征在于，使用具有所希望厚度的金属基片，对所述金属基片的至少一个表面进行氧化处理，形成由金属基片的组成成分构成的氧化物层，在所述金属基片的至少一个表面上形成有绝缘层，在所述绝缘层上形成电子源和驱动电子源的布线，来构成所述第2基片。
14.如权利要求13所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，当在所述金属基片的所述至少一个表面上形成多条槽之后，形成所述绝缘层，隔着所述绝缘层在所述槽内形成布线的一部分。
15.如权利要求14所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，通过对所述金属基片的表面进行半刻蚀，形成所述槽。
16.如权利要求14或15所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，隔着所述绝缘层在所述槽内充填导电糊浆，烘干、烧结，来形成所述布线。
17.一种图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有设置图像显示面的第1基片以及与所述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部真空的外壳，其特征在于，使用具有所希望厚度的金属基片，在所述金属基片上形成有多个贯穿孔，在所述金属基片的两面和各贯穿孔的内表面上形成有绝缘层，用导电材料充填所述贯穿孔，形成导电部，在所述金属基片的一个表面上形成的所述绝缘层上形成电子源，同时形成多条内部布线，使其一部分连接所述导电部，来构成所述第2基片，由所述电子源和内部布线形成的第2基片和设置所述图像显示面的第1基片以所述电子源与所述图像显示面相对的状态互相接合来形成外壳，在形成所述外壳之后，在所述金属基片的另一个表面上形成的所述绝缘层上形成具有比所述内部布线低的布线电阻的多条外部布线，使这些外部布线分别连接所述导电部。
18.一种图像显示装置的制造方法，所述图像显示装置包括具有设置图像显示面的第1基片以及与所述第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源的第2基片的内部真空的外壳，其特征在于，使用具有所希望厚度的金属基片，在所述金属基片上形成有多个贯穿孔，对所述金属基片的至少一个表面进行氧化处理，形成由金属基片的组成成分构成的氧化物层，在所述金属基片的两面和各贯穿孔的内表面上形成有绝缘层，用导电材料充填所述贯穿孔，形成导电部，在所述金属基片的一个表面上形成的所述绝缘层上形成电子源，同时形成多条内部布线，使其一部分连接所述导电部，来构成所述第2基片，由所述电子源和内部布线形成的第2基片和设置所述图像显示面的第1基片以所述电子源与所述图像显示面相对的状态互相接合来形成外壳，在形成所述外壳之后，在所述金属基片的另一个表面上形成的所述绝缘层上形成具有比所述内部布线低的布线电阻的多条外部布线，使这些外部布线分别连接所述导电部。
19.如权利要求12至18中的任何一项所述的图像显示装置的制造方法，其特征在于，通过液相析出法、大气开放型化学气相析出法、蒸镀法、以及喷涂法中的任何一种方法来形成所述绝缘层。
全文摘要
真空外壳(15)包括设置图像显示面(16)的第1基片(10)，以及与第1基片保持一定间距相对地配置的、同时设置多个电子源(18)的第2基片(12)。第2基片利用由绝缘层(52)覆盖设置电子源的设置面的金属基片(50)来形成。
文档编号H01J29/04GK1647233SQ0380859
公开日2005年7月27日 申请日期2003年3月31日 优先权日2002年4月17日
发明者竹中滋男, 二阶堂胜, 石川谕, 小柳津聪子 申请人:株式会社东芝