專利名稱：顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將冷陰極元件的電子發(fā)射元件配置成為矩陣形狀的電子源裝入氣密容器內的平面型顯示裝置即場致發(fā)射顯示器(下面簡稱FED)。特別涉及在相對的一對基板間的用來形成間隙的隔片的改進。
背景技術：
近年來，F(xiàn)ED作為低功耗并具有與陰極射線管類似的亮度、對比度的自發(fā)光型的平面型顯示裝置受到注目。作為電子發(fā)射元件，公知的有表面?zhèn)鲗桶l(fā)射元件(下面記作SED)、場致發(fā)射型元件(以下記作FE)及金屬/絕緣膜/金屬型發(fā)射元件(以下記作MIM型)。另外，在FE型中公知的有主要以Mo等金屬及Si等半導體物質制作的Spindt型及以碳納米管(CNT)作為電子源的CNT型。關于SED型，在日本特開2000-204129號公報有公開，關于MIM型在日本特開2001-106965號公報或特開2001-243901號公報中有公開。
FED包括形成電子發(fā)射元件的第一基板(背面?zhèn)然?、與此第一基板相對配置接受從該電子發(fā)射元件發(fā)射的電子束而發(fā)光的第二基板(顯示側基板)以及用來分別支持此第一及第二基板在該兩個基板間形成間隙的隔片。關于此隔片，公開于特開2000-164129號公報、特開2002-157959號公報、或The Proceedings of SDI′97，paper6.2(p.52-55)。
另外，隔片由于來自電子發(fā)射元件的電子的作用而帶電。因此，在隔片附近，從電子發(fā)射元件發(fā)射的電子的軌道發(fā)生彎曲，圖像產生畸變。為防止這一點，如在特開昭57-118355號公報或特開昭61-124031號公報中所公開的，在隔片表面形成氧化錫高阻薄膜或氧化錫和氧化銦混晶薄膜的導電薄膜，使隔片表面可流過微小電流。

發(fā)明內容
上述特開2000-164129號公報及SDI 97 Digest(1997 Society forInformation Display International Symposium Digest of TechnicalPapers，Vol.28(1997))，PP.52-55中沒有言及隔片的裝配方法。在這些文獻中記載的隔片的厚度薄達0.2mm，在基板上很難自立。因此，在形成電子發(fā)射元件的基板上，垂直裝配隔片困難而耗費工時。裝配這種隔片涉及的工時，考慮到將來大畫面化，就成為很大的課題。
下面利用圖15對大畫面化的FED的構成予以說明。圖15示出顯示范圍30英寸、像素數(shù)1280×720(1像素由1組R、G、B色像素組成)、長寬比16∶9的平面型顯示裝置中的熒光體的配置例(一部分)。在圖15中，各熒光體111R、111G、111B在Y方向上以0.173mm的間距中間夾以寬度0.05mm的黑矩陣120a進行配置，并且各熒光體111R、111G、111B在X方向上以大約0.1mm的黑矩陣120b分離。為了使隔片不影響圖像，使配置隔片位于黑矩陣內，寬度大的黑矩陣120b的寬度需要在100μm以下。此外，如果考慮到隔片的裝配誤差等等，隔片的厚度必須在大約90μm。如果使隔片的高度為例如3mm，高厚比為33。所以，將隔片在顯示側基板110和背面?zhèn)然?0之間一個一個設置，與上述現(xiàn)有技術相比，就更為困難。
FED利用電子束激發(fā)的熒光體發(fā)光，與CRT比較，由于加速電壓低，在電流密度大約高10000倍的狀態(tài)下工作。在這樣高的電流密度下，由于會發(fā)生熒光體的亮度飽和、電子束照射劣化等等，所以用來加速電子束的加速電壓必須加高到5kV以上。由于為了對加速電壓進行電絕緣，基板間間隙必須加大為1～3mm，必須采用在隔片寬度大約為90μm時高度為1～3mm這樣高的高厚比的隔片。就是說，即使是在為了防止熒光體的劣化將基板間的間隙加大時，也會產生與上述的畫面大型化同樣的隔片裝配的問題。
另外，關于隔片的裝配，在特開2002-257959號公報的圖6中公開了一種將隔片長度加長一直延伸到圖像區(qū)域(加速電場施加區(qū)域)的外側而將此隔片插入到在圖像區(qū)域外設置的具有凹狀溝的支持構件中的固定方法。如果將這一方法應用到，例如，上述30英寸、長寬比為16∶9的大畫面，就要將隔片的厚度約為90μm、長度664mm以上的長度、高度為2～3mm的玻璃薄板插入到上述支持構件中。因此，玻璃薄板彎曲，會變成需要很費工時的作業(yè)。此外，由于承受大氣壓力的載荷，容易發(fā)生壓屈變形。
這樣，在粘接顯示側基板和背面?zhèn)然鍟r，在電子發(fā)射源的背面?zhèn)然搴托纬勺园l(fā)光熒光體的顯示側基板之間如何才能使隔片大致垂直豎立是一個很大的課題。上述現(xiàn)有技術，對可以應用于大畫面化或基板間間隙加大時的平面型顯示裝置隔片的結構沒有充分考慮。
另外，特開昭57-118355號公報或特開昭61-124031號公報公開了用來防止隔片表面所帶的電荷引起的電子束的直進性質劣化的結構。然而，對于通過作為隔片的基體的玻璃基體內部的電荷移動沒有特別考慮。
本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的。其目的在于提供一種具有可以很容易裝配到基板上的隔片的平面型顯示裝置。
為達到上述目的，本發(fā)明的特征在于上述隔片由在規(guī)定方向上延伸的多個第一板狀支持體和在與該規(guī)定方向不同的方向上延伸的多個第二板狀支持體構成，此第一及第二板狀支持體相互接合而形成包含上述多個電子發(fā)射元件中的至少一個的空間。
作為一個示例，通過使上述第一板狀支持體和第二板狀支持體正交，將此第一及第二板狀支持體互相接合，與上述第一或第二基板平行的剖面形成四角形的多個空間。由上述第一及第二板狀支持體形成的空間也可不是四角形而是三角形。
利用這種結構，因為隔片可以自立(其本身可以維持相對基板面垂直的姿勢)，容易裝配。另外，由于隔片是梯子或斗格形結構，其強度可以提高。此外，因為如果增加構成該隔片的該板狀支持體的數(shù)目，就可以做成任意大小的自立型隔片，所以即使是減少平面型顯示裝置內配置的該隔片的數(shù)目，也可以耐受大氣壓力。
另外，由上述板狀支持體形成的四角形的空間內的結構至少包含多個上述電子發(fā)射元件。特別是，以與至少一組R、G、B色像素相對應的3個該電子發(fā)射元件作為單位，在上述空間內，應該包含一個或多個這種單位。如果以與R、G、B色像素組相對應的3個電子發(fā)射元件作為單位，那么即使是隔片對于由上述熒光體的發(fā)光所形成的圖像有什么影響的話(例如帶電的影響)，也不易產生色位移。


圖1為示出本發(fā)明的一實施方式的自立型隔片的斜視圖。
圖2為示出自立型隔片的組裝工序的示圖。
圖3為示出圖1的板狀支持體301b的D-D′剖面圖。
圖4為示出自立型隔片的配置的一實施方式的示圖。
圖5為示出熒光體和黑矩陣的關系的示圖。
圖6為示出自立型隔片的實施方式2的示圖。
圖7為示出自立型隔片的實施方式3的示圖。
圖8為示出T型自立型隔片的示圖。
圖9為示出L型自立型隔片的示圖。
圖10為示出金屬制的隔片的實施方式的示圖。
圖11為示出MIM型電子發(fā)射元件的剖面結構圖。
圖12為示出在平面型顯示裝置的背面?zhèn)然迳蠈㈦娮影l(fā)射元件配置成為矩陣狀的示圖。
圖13為示出與背面?zhèn)鹊幕鍖ο蚺渲玫娘@示側的基板的結構的模式圖。
圖14為平面型顯示裝置的剖面圖。
圖15為示出顯示范圍30英寸、像素數(shù)1280×720(1像素由1組R、G、B色像素組成)、長寬比16∶9的平面型顯示裝置中的熒光體的配置例的示圖。
圖16為示出自立型隔片和Δ狀排列熒光體的位置關系的示圖。
圖17為示出自立型隔片的另一實施方式的示圖。
圖18為示出自立型隔片的再一個實施方式的示圖。
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施方式予以說明。首先，利用圖11至圖14，對應用本發(fā)明的FED的電子發(fā)射元件及應用它的平面型顯示裝置的結構的一例以MIM型為例予以說明。此外，如果沒有特別說明，對SED型、FE型及CNT型的FED本發(fā)明也同樣適用。
圖11為示出MIM型電子發(fā)射元件的剖面結構圖，圖(a)是與條帶狀的下部電極正交的剖面的剖面圖，圖(b)是與下部電極的條帶方向平行的剖面的剖面圖。在圖11中，在玻璃等的絕緣基板10上(相對附圖紙面平行的上下方向的Z方向)，例如，形成膜厚300nm的與圖(a)紙面正交的表里方向的Y方向上的條帶狀的Al或Al-Nd合金的下部電極11。在下部電極11上，形成在防止下部電極11的邊緣電場集中的同時限制或規(guī)定電子發(fā)射部的保護絕緣層14(例如膜厚140nm)和作為隧道絕緣層的絕緣層12(例如膜厚10nm)。在保護絕緣層14的上部，避開電子發(fā)射部，在與下部電極11正交的方向上(相對圖(a)紙面為左右方向的X方向)形成條帶狀的上部電極總線15，此上部電極總線15由上部電極總線下層15A和上部電極總線上層15B的兩層結構組成。作為上部電極總線下層15A，形成的是基板10及保護絕緣層14的粘合性強的金屬膜，例如W及Mo等高熔點金屬薄膜，例如，膜厚大約10nm；作為上部電極總線上層15B，形成的是對上部電極13(后述)的低阻的供電部Al-Nd薄膜，膜厚200nm。上部電極總線下層15A的金屬膜，為防止上部電極13的斷線，最好是做得盡可能地薄。在上部電極總線15、保護絕緣層14及基板10上，為保護電子發(fā)射元件，除了電子發(fā)射部以外，形成作為絕緣膜的鈍化膜17，成膜材料為，例如，SiO2、磷硅酸玻璃、硼硅酸玻璃等玻璃類及Si3O4、Al2O3、聚酰亞胺等。在采用Si3O4時，其膜厚大約為0.3至1μm。在絕緣層12上的是作為電子發(fā)射部的上部電極13，例如是利用濺射形成的3層金屬膜，下層是耐熱性好的Ir、中間層是Pt，而上層是電子發(fā)射效率好的Au。此時，同時，構成上部電極13的3層金屬膜13′，也在鈍化膜17的上部表面上濺射成膜，如圖11所示，上部電極總線上層15B相對鈍化膜17向內側后退，因為鈍化膜17成為檐狀，鈍化膜17上的金屬膜13′與上部電極13被切斷。
如果在這樣構成的MIM型電子發(fā)射元件的下部電極11和上部電極13之間，在真空中，施加規(guī)定的施加電壓Vd，則在下部電極11中的費米能級附近的電子由于隧穿現(xiàn)象而透過壁壘，注入到絕緣層12、上部電極13的傳導帶，成為熱電子，其中，具有超過上部電極13的功函數(shù)φ的能量的電子就發(fā)射到真空中。
圖12為示出在成為平面型顯示裝置的背面?zhèn)然宓幕?0上將上述電子發(fā)射元件配置成為矩陣狀的示圖。與圖11中的相同部分賦予同一符號，其說明省略。為簡化說明起見，假設是3×3，1個電子發(fā)射元件與以一組R、G、B色像素構成一個像素的各像素相對應。在圖12中，(a)為示出將電子發(fā)射元件配置成為矩陣狀的平面圖，(b)為在(a)的X方向上的A-A′剖面圖，(c)為在Y方向上的B-B′剖面圖。在成為背面?zhèn)鹊幕宓幕?0上，將上述的MIM型電子發(fā)射元件設置成為3×3矩陣狀。條帶狀的下部電極11與Y方向平行，上部電極總線15平行于與Y方向正交的X方向。于是，在下部電極11和上部電極總線15的交點設置電子發(fā)射部，即上部電極13。
圖13為示出與背面?zhèn)鹊幕鍖ο蚺渲玫娘@示側的基板的結構的模式圖，(a)為顯示側基板的平面圖，(b)為Y方向的B-B′剖面圖，(c)為在X方向上的A-A′剖面圖。圖5為示出在顯示側基板上形成的熒光體和黑矩陣的關系的示圖。在圖13中，在成為顯示側基板的基板110的內面，與CRT的熒光體一樣，如圖5所示，與上部電極總線15平行成條帶狀夾著黑矩陣120a涂敷有，例如，紅(R)、綠(G)、青(B)的各熒光體111R、111G、111B。此外，黑矩陣120b設置成為如圖5所示的也將各像素間分離。因為黑矩陣120a、120b使對比度提高，一般，黑矩陣120b的寬度比黑矩陣120a的寬度大。在熒光體111之上，設置有在利用硝酸纖維素等的薄膜(未圖示)成膜之后將從電子發(fā)射元件發(fā)出的熱電子向著熒光體一側加速的，例如，Al的金屬背(加速電極)114。從利用施加于金屬背114的加速電壓(未圖示。例如3～6KV)加速的電子發(fā)射元件發(fā)出的熱電子的電子束(未圖示)，在擊中分別對應的各熒光體111R、111G、111B時使其發(fā)光。
圖14為平面型顯示裝置的剖面圖，(a)為將平面型顯示裝置以XZ平面切斷的剖面圖，(b)為在沿著(a)的Z方向上的C-C′以YZ平面切斷的剖面圖。為了易于理解，顯示出的尺寸有放大。在圖14中，如圖12和圖13構成的顯示側基板110和背面?zhèn)然?0互相相對，中間夾以隔片30，將周圍的框架116，利用熔接玻璃料115在400℃上下的溫度加熱處理而封接。封接的顯示屏經(jīng)排氣達到大約10-5～10-7乇的真空。
這樣，在利用電子發(fā)射元件的平面型顯示裝置中，因為對電子發(fā)射元件配置成為矩陣狀的顯示屏實施了減壓，必須采取措施防止顯示屏內部和外部的氣壓差引起的顯示側基板110和背面?zhèn)然?0的變形或破壞。于是，如圖14所示，例如，在顯示側基板110和背面?zhèn)然?0之間設置由比較薄的絕緣物玻璃板構成的用來耐受大氣壓力的結構支持體，隔片30。隔片30，為了不妨礙電子發(fā)射，例如，如圖(a)所示，可與下部電極11平行地設置于下部電極11間的隙間的上部電極總線15上的鈍化膜17之上。另外，隔片30，為了不妨礙熒光體111的發(fā)光，隔片30，在寬度大的黑矩陣120b的下側配置于其寬度內。之所以將隔片設置于寬度大的黑矩陣120b中，是因為即使是將隔片30略微加厚也會增強其強度，并且容易安裝。
另一方面，隔片由于來自電子發(fā)射元件的電子的作用而帶電。因此，在隔片附近，從背面?zhèn)然?0發(fā)射的電子的軌道彎曲，圖像產生畸變。為防止這一點，在隔片表面形成氧化錫高阻薄膜或氧化錫和氧化銦混晶薄膜的導電薄膜，使隔片表面可流過微小電流。于是，隔片30用導電性接合材31對金屬背114及鈍化膜17上的金屬膜13′進行電氣和機械連接。作為導電性接合材，例如，有添加導電性粘合劑及金屬粒子及導電性填料的熔接玻璃料。另外，金屬膜13′，圖中雖然未示出，其斷面與平面型顯示裝置的GND相連接。
下面利用圖1對采用上述FED的隔片30的一實施方式予以說明。在圖1中，自立型隔片300包含利用絕緣體玻璃形成的多個第一板狀支持體301a(在圖1中為4枚，例如長度L1＝大約30mm)和以同樣的玻璃形成的多個第二板狀支持體301b(在圖1中為4枚，例如長度L2＝大約20mm)。此第一板狀支持體301a的長邊方向和第二板狀支持體301b相互正交。例如，如果第一板狀支持體301a是在畫面垂直方向上延伸形成的，則第二板狀支持體301b是在畫面水平方向上延伸形成的。于是，如圖1所示，這些第一及第二板狀支持體301a、301b互相接合或組合，形成與背面?zhèn)然蝻@示側基板平行的剖面具有四角形區(qū)域的3個空間303a、303b及303c。由此，構成可以自立的梯子形支持體。此處，假設空間303a、303b及303c具有相等的的面積和形狀。并且，由于上述各空間303的四角形區(qū)域相等，在圖1中，板狀支持體301a，在其長度方向上由板狀支持體301b三等分(長度L1a＝L1b＝L1c)?？墒?，本發(fā)明不限于這種結構。
采用這種結構，隔片300可以自立。并且，由于梯子形結構(整體上是格子狀結構)，隔片300的強度也可提高。此外，因為如果加長板狀支持體301a，增加板狀支持體301b的數(shù)目，可以作成任意的規(guī)模和大小的自立型隔片，也可以減少隔片數(shù)。
因為作為梯子形自立支持體的自立型隔片300，可以預先利用多個板狀支持體組裝，可以利用與歷來不同，與平面型顯示裝置的組裝工序有別的工序制造，可以縮短平面型顯示裝置的組裝時間。另外，因為適應生產可以預先做很多準備，如果預先通過別個工序組裝的多個自立型隔片300投入到平面型顯示裝置的組裝工序，與隔片數(shù)可以減少的效果相結合，并且，再加上由于自立而可以很容易設置于所要求的位置，隔片安裝作業(yè)時間可以縮短。
在第一、第二板狀支持體301a、301b的原材料采用玻璃時，最好的是以具有超過400℃的畸變點的SiO2為主要成分的玻璃。
圖2的(a)～(c)示出其組裝工序。首先，如圖(a)所示，在具有平面度的基臺50上，將具有與板狀支持體301b相同長度和高度的具有平面度和平行度的長方體的耐久性良好的陶瓷材料的組裝輔助用的基準塊51，在與附圖紙面平行度上下方向上并排疊置，其間夾以板狀支持體301b。于是，在上下端的基準塊51的上面和下面，使板狀支持體301b與其密接，各個板狀支持體301b以基準塊51的厚度為間隔平行并列。之后，如圖(b)所示，利用基準塊52從附圖紙面的左右方向上使板狀支持體301a密接。之后，從附圖紙面的下方加壓基準塊53，將梯子形自立支持體的下面對齊而組裝成為如圖(c)所示的結構。
之后，將以上述方式利用基準塊組裝的梯子形自立支持體的結構構件板狀支持體301a、301b一體化。為了一體化，首先在上述梯子形自立支持體上涂敷，例如，熔接玻璃料這樣的介電材料，之后，在300℃～450℃的高溫下進行加熱處理使介電材料熔融接合而一體化。作為其他的使板狀支持體301a、301b一體化的方法，也可以采用，例如，涂敷以氮硅鍵為基本單元的無機聚合物作為起始材料的液體的玻璃前體聚硅氨烷，在大氣中在120℃以上的高溫下焙燒，利用所得到的二氧化硅膜接合進行一體化。在一體化之后，將基準塊53從基準塊51上取下。采用上述方法，就可以組裝出梯子形自立支持體的自立型隔片300。
圖3為示出圖1的板狀支持體301b的D-D′剖面圖。板狀支持體301b的高度H在1～3mm的范圍內。如在發(fā)明目的部分中所述，為了降低熒光體的亮度飽和和電子束照射劣化，加速電壓必須大于5kV，如果考慮到由于加速電壓引起的電絕緣，作為顯示側基板和背面?zhèn)然逯g的空間距離的板狀支持體的高度H最好是1～3mm。另外，其厚度D必須小于設置于顯示側基板上的熒光體薄膜的黑矩陣的寬度。在本發(fā)明中，從圖1可知，隔片為能夠自立做成梯子形，不僅將構成隔片的板狀支持體配置于寬度大的黑矩陣120b上，也需要配置于寬度小的黑矩陣120a上，在30英寸的平面型顯示裝置中，因為從圖15可知黑矩陣120a的寬度為50μm，隔片的厚度最好是以40μm為中心的30～50μm。所以，板狀支持體的高厚比(H/D)為20～100的高值。自然，在寬度大的黑矩陣120b上配置的板狀支持體的厚度不限于此，當然也可以更大。
在圖1中，設置于板狀支持體301a、301b上的孔302是利用266nm激光等加工方法在板狀支持體的大致中央部分形成的10～50μm直徑的貫通孔。此貫通孔302，使顯示側基板和背面?zhèn)然鍑傻淖粤⑿透羝?00的內部空間成為非密閉空間，是用來在平面型顯示裝置排氣減壓時可以使自立型隔片300的內部空間減壓。很顯然，孔302的大小，從強度這一點出發(fā)，如果沒有障礙，比上述的大小大也是可以的。在圖1中，自立型隔片300分隔成為由板狀支持體301a、301b的壁面圍成的具有相等的四角形區(qū)域的3個空間303a、303b、303c，并且，在包圍各空間303的板狀支持體的各個壁面上開出一個孔，但也不限于此，由板狀支持體的壁面圍成的具有四角形區(qū)域的空間至少在一個以上，圍出各空間的板狀支持體的各個壁面的孔至少在一個以上，這一點是顯而易見的。
為防止帶電，必須使隔片流過微小電流。于是，自立型隔片300，在如圖1組裝之后，必須在其表面設置高阻導電性薄膜(表面電阻值105～1012Ω/□)，形成方法可為將包含錫、鈦、銦之中至少一種以上的金屬氧化物，例如，包含銦錫氧化物即所謂的ITO的金屬氧化物的微粉的液體以濺射法或浸漬法形成涂層。表面電阻值的下限從功耗出發(fā)確定，上限從帶電防止效果出發(fā)確定，表面電阻值的范圍最好是105～1012Ω/□。作為導電性薄膜的成膜方法，例如，有凝膠法、濺射法及CVD法(化學汽相淀積法)。
自然，作為板狀支持體301a、301b，使用在利用上述的包含錫、鈦、銦之中至少一種以上的金屬氧化物，例如，包含銦錫氧化物即所謂的ITO的金屬氧化物形成的的導電性薄膜組裝作為梯子形自立支持體的自立型隔片300時，也可以省略組裝后的導電性薄膜的成膜工序。在此場合，板狀支持體301a、301b一體化時，作為導電性接合材料，最好是使用導電性填充劑或混合金屬等導電材料的導電性熔接玻璃料。自然，也可使用導電性粘合劑。
上面敘述了關于為了使自立型隔片300具有導電性，在隔片的表面上形成導電性薄膜，也可以使作為板狀支持體301a、301b的基體的玻璃內部包含導電性的微粒，使表面電阻成為上述的105～1012Ω/□。本發(fā)明人，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以在形成板狀支持體301a、301b的玻璃基體內部，將在玻璃的熔融溫度下不熔化難以熱氧化的Pt、Ag、Au、Cr等的金屬微?；蛸F金屬微粒(平均粒徑約為2～8μm)以0.1～20重量％配合的玻璃熔融物利用通常的壓輥擠壓法等制作出來。
其中，除了上述的金屬粒子之外，也可以將氧化鈷、氧化鈮、氧化鈦、氧化錫、氧化鐵、氧化釩等分散，利用游離的Co、Nb、Ti、Sn、Fe、V等的金屬離子(過渡金屬離子)使其具有導電性，另外，也可以使用在氧化銦、氧化錫、氧化鈦等的金屬氧化物中摻雜的半導體。使作為支持體301a、301b的基體的玻璃內部含有金屬微粒而將其表面電阻變?yōu)橐?guī)定值，與在板狀支持體表面形成導電性薄膜的場合相比較，具有不易受到缺陷的影響的優(yōu)點。另外，可以測定作為表面電阻值的方塊(sheet)電阻值可利用與使用的加速電壓的關系確定。
作為板狀支持體301a、301b的玻璃原材料，可以舉出鈉鈣玻璃及硼硅酸鹽玻璃等，在本發(fā)明的自立型隔片中，因為在與上部電極總線平行的方向上也配置有板狀支持體，隔片的寬度更薄，作為隔片的原材料要尋找薄而強度高的材料。為了滿足隔片的厚度薄、強度高且不易破碎的要求，最好是采用本發(fā)明人已經(jīng)提出的專利申請?zhí)亻_平10-83531號公報中公開的，含有從Sc、Y、Pr、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中選擇的一種以上的稀土族元素的鋁硅酸鹽系玻璃或鋁硼酸鹽系玻璃。
作為硬度高的材料，還有化學強化玻璃，但在高溫時容易發(fā)生堿元素分離，令人擔心由于在粘接顯示面?zhèn)然搴捅趁鎮(zhèn)然宓娜廴诓ＡЯ戏饨庸ば蚣芭艢夤ば虻募訜崽幚?400～500℃)中分離的堿元素作用，會損傷隔片上的導電性薄膜，最好不使用。另外，結晶化玻璃的硬度也高，但具有成本高，易破碎的缺點，也不好用。與其相比，含有稀土類元素的玻璃，由于不實施化學強化處理及結晶處理來提高強度，具有隔片制作成本低的優(yōu)點。正如本發(fā)明人在特開平10-83531號公報中闡明的，對可以溶入具有網(wǎng)格結構的玻璃組織中的稀土類元素的量有上限(固溶限)，當添加的稀土類元素的量超過此上限時，就作為結晶相或非晶相在玻璃母體中析出。將這種結晶相或非晶相組成的粒子稱為微細粒子。通過使這種微細粒子分散在玻璃母相中，就可以在受到應力作用時，由于微細粒子可以抑制玻璃母相的變形和破壞，而提高玻璃的強度。此時，微細粒子是結晶態(tài)且均勻分散時，提高強度的效果高。
為了衡量強度的提高，從上述特開平10-83531號公報的表1可知，由氧化物重量比例為SiO240～80％，B2O30～20％，Al2O30～20％，堿金屬氧化物R2O0～20％；堿土類金屬氧化物R′O0～20％；稀土類金屬氧化物Ln2O30～20％構成的是優(yōu)選的。根據(jù)這種構成，以SiO2為主要成分的玻璃(對應于上述特開平10-83531號公報的表1的No.1的試樣顯微維氏硬度615)的強度可以提高得更高。
在上述同號公報的圖1的示出Er2O3、Al2O3、Si2O4添加量與顯微維氏硬度的變化關系圖可以清楚地看到，若是增加Er2O3的添加量，硬度會提高，但在重量比超過30％時，因為在玻璃溶解時原料粉會殘存在玻璃中，難以得到均勻的玻璃，不理想。另外，如果考慮到上述同號公報的表7的表面粗糙度，稀土類元素氧化物的含有量最好在20重量％以下。
如果考慮強度的提高，作為稀土類元素，從上述同號公報的表5可知，含有重元素一側的Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu較優(yōu)，在氧化物重量比在5％以上時，可以得到超過化學強化玻璃的硬度(顯微維氏硬度Hv670)。
從上述的強度提高這一點可知，為了得到超過化學強化玻璃的硬度，從上述特開平10-83531號公報的表1可知，氧化物重量比例為SiO250～80％，B2O35～12％，Al2O31～17％，堿金屬氧化物R2O7～15％；稀土類金屬氧化物Ln2O35～20％構成的特別優(yōu)選。
一般，如果硬度提高，彈性系數(shù)(楊氏模量)也變大，對應力的變形變小，這是公知的，如上所述，如果使隔片的玻璃原料中含有稀土類元素而提高硬度的話，就可以使隔片的機械強度提高而隔片的厚度可以更薄，隔片的數(shù)目也可以減少，而且還有望實現(xiàn)大畫面的平面型顯示裝置。
以如上方式形成的自立型隔片300的配置的一實施方式如圖4所示。自立型隔片300的大小大致為30×20mm，在此隔片區(qū)域內，配置有數(shù)百個電子發(fā)射元件，為了易于理解，說明的是具有18個電子發(fā)射元件的示例。另外，在圖4的顯示范圍中，自立型隔片只配置一個，但在整個平面型顯示裝置中在顯示側基板和背面?zhèn)然逯g配置多個。如圖4所示， 自立型隔片300的短邊方向的板狀支持體301b配置于各下部電極11間的空隙間的上部電極總線15上的鈍化膜17之上，平行于下部電極11。另外，長邊方向的板狀支持體301a配置于各上部電極總線15之間的空隙間的下部電極11上的鈍化膜17之上，平行于上部電極總線15。本發(fā)明的自立型隔片300，從圖1、圖4可知，以短邊方向的板狀支持體301b分割為3個區(qū)域(303a、303b、303c)，在分割的各區(qū)域中，因為1像素由R、G、B三色光顯示，以R、G、B用的三個電子發(fā)射元件為一組，有6個電子發(fā)射元件。
這樣，在以板狀支持體分割為一個以上的區(qū)域的自立型隔片的四角形的各個區(qū)域(圖1、圖4的303a、303b、303c)中，與構成一個像素的一組R、G、B色像素的排列方向平行的各四角形的一邊(圖4中的301b的長度L2)，因為一像素是由一組R、G、B色像素構成的，最好是像素間距的整數(shù)倍。
另外，在圖4中， 自立型隔片300配置成為其短邊方向的板狀支持體301b與下部電極11平行，長邊方向的板狀支持體301a與上部電極總線15平行，但也不限于此，如果與構成一個像素的一組R、G、B色像素的排列方向平行的各四角形的一邊是像素間距的整數(shù)倍，則也可以將短邊方向的板狀支持體301b與上部電極總線15平行配置，長邊方向的板狀支持體301a與下部電極11平行配置，這是顯而易見的。
另外，在圖1、圖4中是假設具有由板狀支持體的壁面圍成的四角形區(qū)域的各空間(303a、303b、303c)是相等的，但也不限于此，只要在各四角形區(qū)域內，以與至少是一組R、G、B色像素相對應的3個上述電子發(fā)射元件作為單位，包含該電子發(fā)射元件的N個整數(shù)倍單位即可，相等是不需要的，這是顯而易見的。其中的N是大于1的整數(shù)。
圖1所示的自立型隔片是梯子形的，但也不限于此。例如，如圖17所示，即使是將圖1所示的隔片兩個組合形成斗格形，效果也相同，這是顯而易見的。在圖17中，自立型隔片300′，是通過組合板狀支持體301′a、301′b由板狀支持體301′a、301′b的壁面圍成的具有多個空間303′a～303′f的自立支持體構成的。與圖1的場合一樣，以板狀支持體分割為一個以上的各空間的形狀為四角形，在此四角形的各個區(qū)域中，與構成一個像素的一組R、G、B色像素的排列方向平行的各四角形的一邊，因為一像素是由一組R、G、B色像素構成的，最好是像素間距的整數(shù)倍。
上述的自立型隔片，最好是可由多個大小的，例如，32英寸、36英寸等至少兩個以上的各種平面型顯示裝置通用。因此，自立型隔片的各邊的長度最好是上述各種顯示裝置的電子發(fā)射元件的配置間距的最小公倍數(shù)或最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。就是說，例如，對于32英寸、36英寸的平面型顯示裝置通用的隔片，如果假設32英寸的像素間距是0.84mm，36英寸的像素間距是0.93mm，其最小公倍數(shù)為78.12mm，自立型隔片的各邊長度可以是78.12mm或其整數(shù)倍。但是，因為自立型隔片配置于黑矩陣的中心線上，由于使板狀支持體的厚度的中心線與黑矩陣的中心線一致，在此場合的所謂的各邊的長度，是從邊長減去板狀支持體的厚度的長度。另外，配置于顯示裝置的真空空間的支持體隔壁結構物的配置位置關系及個數(shù)，可以由前面屏和背面屏的厚度的關系確定。
因為利用上述本發(fā)明的隔片是自立的，在形成自立型隔片300的電子發(fā)射元件的背面?zhèn)然?0上，利用微型機械，以預先設置于背面?zhèn)然?0上的定位標記作為基準，藉助圖像操作裝置，可以比較容易地安裝自立型隔片300。此時，為了使自立型隔片300的圖像識別容易，與其將自立型隔片300的板狀支持體制成透明的，不如將其做成為乳白色或帶色的。如此，則易于進行圖像識別，容易藉助圖像操作裝置捏取，提高作業(yè)效率。
圖6為示出自立型隔片的實施方式2的示圖。在圖6中，自立型隔片400由兩個板狀支持體401a和高度比前者低的兩個板狀支持體401b構成。與上述實施方式的主要不同點是沒有圖1所示的排氣用的孔302。通過將板狀支持體401a和板狀支持體401b設置為高度有差別，在平面型顯示裝置安裝之后進行減壓工序時，利用由高度差產生的板狀支持體401b一側的開口402，可以對自立型隔片400的內部空間403進行排氣。這樣一來，就可以獲得在具有自立的隔片的功能的同時去掉排氣減壓用的孔的優(yōu)點。
圖7為示出自立型隔片的實施方式3的示圖。在圖7中，自立型隔片500由板狀支持體501a、501b和501c構成，由其圍成的空間503的區(qū)域，與圖1及圖6的自立型隔片不同，不是四角形，而是三角形。這是這一實施方式的特征。另外，502是用于排氣減壓的孔。
迄今描述的自立型隔片的實施方式，是與圖5及圖13所示的條帶狀的熒光體相對應，在黑矩陣的寬度內配置自立型隔片，而此實施方式3是與將R、G、B熒光體排列成為Δ狀的場合相對應，在圖16中示出自立型隔片500和Δ狀排列熒光體的位置關系。在圖16中，在由自立型隔片500圍成的空間503的三角形的區(qū)域內至少包含一組以上的R、G、B色像素熒光體111R、111G、111B，構成自立型隔片500的板狀支持體以不會遮擋從背面?zhèn)然灏l(fā)出的電子束(未圖示)的方式設置于將各色像素熒光體的間隙占滿的黑矩陣120區(qū)域內。
在圖8和圖9中示出不是由板狀支持體圍成但可以自立的隔片的實施方式。圖8為T型自立型隔片，T型的自立型隔片600是由板狀支持體601a和板狀支持體601b以T型方式組合而成。圖9為L型自立型隔片，L型的自立型隔片700是由板狀支持體701a和板狀支持體701b以L型方式組合而成。另外，602和702是孔。
在上述中，作為隔片的材料使用的是玻璃，關于采用金屬原材料的實施方式，利用圖10說明。圖10為金屬制的隔片的實施方式，示出的是其一部分。在圖10中，金屬制的隔片800由易刻蝕的薄Fe-Ni的金屬板801i(i是為區(qū)別疊層金屬板而添加的字符)疊層而成。金屬板801i，如(a)所示，藉助刻蝕形成多個四角形孔穴805。各個孔穴805的周圍的分隔壁大約為40μm。在藉助刻蝕形成此孔穴的金屬板801i上形成薄絕緣層804。(b)是(a)的E-E′剖面。在(b)中示出的絕緣層804上，例如，涂敷液體的玻璃前體聚硅氨烷，在大氣中在120℃以上的高溫下焙燒，形成二氧化硅膜的絕緣層(表面電阻在1013Ω/□以上)。將這樣得到的金屬板多片疊層而成為保持顯示側基板和背面?zhèn)然逯g的規(guī)定間隔的隔片的高度H。例如，如果設各金屬板的厚度為0.5mm，5片疊層，可以制得高度為2.5mm的隔片。自立型隔片800，與圖1不同，不設排氣用的孔，已知在真空裝置內排氣后將顯示側基板和背面?zhèn)然搴透羝M行組裝的制造方法，采用這一制造方法沒有問題。
就上述的組裝板狀支持體構成的自立型隔片而言，利用一個自立型隔片來制作顯示畫面大小的隔片是困難的，但利用刻蝕金屬板的本方法，因為可以刻蝕顯示畫面大小的金屬板，形成顯示畫面大小的隔片是可能的，適于批量生產。
利用圖18對本發(fā)明的自立型隔片的再一個實施方式予以說明。圖18是帶有隔片的背面基板的斜視圖。背面基板包括玻璃基板421和掃描電極422、信號電極423、電子發(fā)射元件424。
為構成FED，必須有與背面基板對向的熒光體和形成陽極電極的前面基板(未圖示)。為了實現(xiàn)沒有光斑的均勻的圖像顯示，形成背面基板和前面基板的例如高度2mm左右的隔片410，而維持一樣的間隔。此隔片410，避開像素配置，不會妨礙從背面基板飛出的電子的行程。在像素間隔為0.3mm左右時， 隔片410的厚度約為0.05～0.1mm，高度為2mm左右。為了使該薄而高的隔片410垂直立住，如圖18所示，將兩個隔片預先與具有和隔片相同程度以下的厚度的支持體411結合成為箱型形狀，使用很方便。
不過，一部分電子會撞到隔片上，在隔片上會有電荷蓄積。為了使電荷逃逸，在使隔片的表面略微具有導電性的同時，在掃描電極422上配置隔片。此處，如果掃描電極圖形及其與像素連接圖形的構成使得一個掃描電極422選擇兩行像素群(即兩行像素群與一根掃描電極422相連接，通過對此掃描電極施加信號，同時選擇該兩行像素群)，可以加寬一個一個掃描電極的寬度。所以，作為立在掃描電極上的隔片，可以采用厚度厚的隔片。由此可以確保隔片的強度，還可以得到隔片和掃描電極的組合精度的余量。
在組裝FED時，由于是在背面基板和前面基板上加力粘接，進入兩基板間的隔片多多少少會進入底下的掃描電極。因此，掃描電極422，為了擔當起緩沖的作用而做得比較厚。此時，為了不傷及配線圖形，支持體411安裝成為比隔片410的下端上浮大約掃描電極的厚度。另外，支持體411的前面基板側，為了避免電荷蓄積的影響，比隔片410低。一般，F(xiàn)ED，由于在畫面垂直方向上成條帶狀并列紅和綠、青像素而全色化，像素間隔在水平方向上很狹窄，而在垂直方向上容易變寬。因此，從電子發(fā)射元件424發(fā)射的電子，有可能受到蓄積在水平方向的各像素間存在的隔片等之上的電荷的影響，不會很好地入射到熒光體。所以，在水平方向的像素間配置的支持體411的厚度，考慮到水平方向的像素間隔狹窄，隔片410最好更薄一些。
如上所述，利用本發(fā)明，在基盤上安裝隔片變得容易。另外，因為隔片是具有多個四角形的空間的梯子形或斗格形的結構，隔片的強度也可提高。
權利要求
1.一種顯示裝置，包括多個電子發(fā)射元件排列成矩陣狀的第一基板；包含與該第一基板對向配置、承受從上述電子發(fā)射元件射出的電子束而發(fā)光的熒光體圖形以及加速該電子束的金屬薄膜的第二基板；以及配置于上述第一基板和第二基板之間，支撐該第一及第二基板的隔片；其中，上述隔片，具有在規(guī)定方向上延伸的多個第一板狀支持體、和在與該規(guī)定方向不同的方向上延伸的多個第二板狀支持體，該第一及第二板狀支持體相互接合，形成包含至少一個上述電子發(fā)射元件的空間。
2.如權利要求1所述的顯示裝置，其中上述第一板狀支持體和上述第二板狀支持體相互正交，由上述第一及第二板狀支持體形成的空間的至少一個的、與上述第一或第二基板平行的剖面構成四角形。
3.如權利要求1所述的顯示裝置，其中由上述第一及第二板狀支持體形成的空間的至少一個的、與上述第一或第二基板平行的剖面構成三角形。
4.一種顯示裝置，包括多個電子發(fā)射元件排列成矩陣狀的第一基板；包含與該第一基板對向配置、承受從上述電子發(fā)射元件射出的電子束而發(fā)光的熒光體圖形以及加速該電子束的金屬薄膜的第二基板；以及配置于上述第一基板和第二基板之間，支撐該第一及第二基板的隔片；其中，上述隔片，具有多個第一板狀支持體、和在與該第一板狀構件正交的方向上延伸的多個第二板狀支持體，將該第一及第二板狀支持體組合，形成與上述第一或第二基板平行的剖面為四角形的多個空間。
5.如權利要求4所述的顯示裝置，其中在由上述第一及第二板狀構件形成的空間內配置至少一個上述電子發(fā)射元件。
6.如權利要求4所述的顯示裝置，其中在由上述第一及第二板狀構件形成的空間內，以與至少一組R、G、B色像素相對應的3個上述電子發(fā)射元件作為單位，至少配置一個上述單位。
7.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述第一及第二板狀支持體，利用至少在300℃～450℃的范圍內熔融的介電材料接合而一體化。
8.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述第一及第二板狀支持體用隔片進行固定而一體化，該隔片是以氮硅鍵為基本單元的無機聚合物作為起始材料，在大氣中在120℃以上的高溫下焙燒而得到的二氧化硅膜。
9.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述第一及第二板狀支持體具有一個或多個直徑為10～50μm的貫通孔。
10.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述第一及第二板狀支持體著色成為乳白色或其他色。
11.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述隔片的一邊的長度至少是兩個以上的上述電子發(fā)射元件的配置間距的最小公倍數(shù)或其整數(shù)倍。
12.如權利要求4所述的顯示裝置，其中若隔開上述第一基板和上述第二基板之間的上述隔片的高度為H，該隔片的底面或上面的厚度為D，則高厚比H/D在20∶1至100∶1的范圍內。
13.如權利要求4所述的顯示裝置，其中上述隔片由以具有超過400℃的畸變點的SiO2為主要成分的玻璃構成。
14.如權利要求13所述的顯示裝置，其中作為上述隔片的原材料的玻璃是至少包含從Sc、Y、Pr、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中選擇的一種以上的稀土族元素的鋁硅酸鹽系玻璃或鋁硼酸鹽系玻璃。
15.如權利要求13所述的顯示裝置，其中作為上述隔片的原材料的玻璃，至少是由氧化物重量比例為SiO240～80％，B2O30～20％，Al2O30～20％，堿金屬氧化物R2O0～20％；堿土類金屬氧化物R′O0～20％；稀土類金屬氧化物Ln2O30～20％構成。
16.如權利要求13所述的顯示裝置，其中作為上述隔片的原材料的玻璃，至少是由氧化物重量比例為SiO250～80％，B2O35～12％，Al2O31～17％，堿金屬氧化物R2O7～15％；稀土類金屬氧化物Ln2O35～20％構成。
17.如權利要求13所述的顯示裝置，其中在作為上述隔片的原材料的玻璃表面上形成電阻值為105～1012Ω/□的導電膜。
18.如權利要求17所述的顯示裝置，其中上述導電膜至少由錫、鈦、銦中的一種以上的氧化物構成。
19.如權利要求17所述的顯示裝置，其中上述導電膜至少用凝膠法、濺射法及CVD法中的一種方法形成。
20.如權利要求13所述的顯示裝置，其中導電材料分散在作為上述隔片的原材料的玻璃中，該導電材料的量使得表面電阻值為105～1012Ω/□。
21.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述導電材料是導電性微粒。
22.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述導電性微粒是金屬或貴金屬。
23.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述導電性微粒至少包含Pt、Ag、Au、Cr中的一種。
24.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述導電性微粒是金屬離子。
25.如權利要求24所述的顯示裝置，其中上述金屬離子是過渡金屬離子。
26.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述金屬離子是Nb、Ti、Sn、Co、Fe、V中的至少一種。
27.如權利要求20所述的顯示裝置，其中上述導電性微粒是導電性氧化物，由包含0.1～5wt％的將雜質摻雜到該導電性氧化物中的半導體的玻璃基體構成。
28.如權利要求24所述的顯示裝置，其中上述導電性氧化物至少是氧化銦、氧化錫、氧化鈦中的任一種。
29.如權利要求12所述的顯示裝置，其中上述隔片由在其表面形成具有1013Ω/□以上的電阻值的絕緣層的金屬材料構成。
30.如權利要求29所述的顯示裝置，其中上述金屬材料是Fe-Ni系合金。
31.如權利要求29所述的顯示裝置，其中上述絕緣層至少由玻璃狀物質或玻璃狀物質和結晶性物質的混合物構成。
32.如權利要求29所述的顯示裝置，其中上述絕緣層至少利用CVD法或濺射法在上述金屬材料的表面上涂敷，之后加熱焙燒的方法形成。
33.一種顯示裝置，包括設置有在畫面水平方向上延伸的多個掃描電極、在畫面垂直方向上延伸的信號電極、和在該多個掃描電極和該多個信號電極的各交點配置的用來發(fā)射電子的多個電子發(fā)射元件的背面電極；設置有與該平面基板對向配置、受到上述電子發(fā)射元件發(fā)射的電子的照射而發(fā)光的熒光體的前面基板；以及在上述背面基板和前面基板之間的用來在該兩基板間形成空間的多個隔片；其中，上述多個隔片分別配置于上述掃描電極上，在兩個不同的掃描電極上配置的兩個隔片利用支持體互相結合而構成箱型隔片。
34.如權利要求33所述的顯示裝置，其中上述一個上述掃描電極與兩行上述電子發(fā)射元件群相連接。
35.如權利要求33所述的顯示裝置，其中上述支持體比上述隔片的高度低，該支持體的底面部位于比該隔片的底面部還高一個上述掃描電極的厚度的位置。
全文摘要
提供一種平面型顯示裝置，其具有可以廉價制作、作為自立型的支持體的、可應用于大畫面的隔片。該平面型顯示裝置包括多個電子發(fā)射元件排列成矩陣狀的第一基板；包含與該第一基板對向配置、承受從上述電子發(fā)射元件射出的電子束而發(fā)光的熒光體圖形以及加速該電子束的金屬薄膜的第二基板；以及配置于上述第一基板和第二基板間支持該第一及第二基板的隔片(300)。此隔片(300)，具有第一板狀支持體(301a)和在與此第一板狀支持體正交方向上延伸的第二板狀支持體(302b)。第一板狀支持體(301a)和第二板狀支持體(301b)互相接合或組合，形成與第一或第二基板平行的剖面為四角形的空間(303a～c)。
文檔編號H01J31/12GK1503308SQ03127559
公開日2004年6月9日 申請日期2003年8月7日 優(yōu)先權日2002年11月21日
發(fā)明者小寺喜 , 小寺喜衛(wèi), 一, 佐川雅一, 三, 鈴木睦三, 之, 宮田素之, 楠敏明, 秀直, 前田明範, 久保田秀直 申請人:株式會社日立制作所