CN1981359A - 图像显示装置 - Google Patents

Abstract

间隔件(30)和栅格单元(40)被设置在其上形成有荧光屏的第一基板(11)和设有多个电子发射源(18)的第二基板(12)之间。栅格单元包括板状栅格(42)，所述板状栅格具有各自与电子发射源相对的多个电子束孔(44)并设置成与第二基板相对，预定电压被施加于所述板状栅格；第一介电层(46)，所述第一介电层覆盖栅格的外表面。栅格单元包括：导电层(48)，所述导电层被设置在第一介电层和第二基板之间并连接于接地电位；以及第二介电层(50)，所述第二介电层被形成为覆盖导电层并位于导电层和第二基板之间。根据本发明，这里可提供一种可靠性和显示质量提高的图像显示装置，其中第二基板表面上的电场强度由栅格单元减少以抑制放电发生。

Description

图像显示装置

技术领域

本发明涉及一种设有彼此相对的基板以及设置在基板之间的间隔件的图像显示装置。

背景技术

近年来，各种平面图像显示装置作为取代阴极射线管(CRT)的下一代轻量级薄型显示装置受到关注。例如，已研发出表面传导电子发射装置(SED)作为一种用作平面显示装置的场致发射装置(FED)。

SED包括彼此相对地设置并在其间具有预定间隔的第一基板和第二基板。这些基板各自的周缘部分通过矩形侧壁结合在一起，由此形成真空包封。三色荧光层被形成在第一基板的内表面上。大量电子发射元件被设置在第二基板的内表面上，这些电子发射元件分别与各像素对应，并用作激发荧光体的电子发射源。为了支承作用于第一基板和第二基板之间的大气负载并保持两基板之间的间隙，在两基板之间设置多个间隔件。根据例如日本特开2002-082850号公报中描述的装置，支承基板被设置在第一基板和第二基板之间，并且将多个间隔件设置在支承基板上。支承基板被形成为具有多个电子束孔，分别从电子发射元件发射出的电子束通过这些电子束孔。

在将图像显示在上述SED上的过程中，阳极电压被施加于荧光层，并且从电子发射元件发射出的电子束被阳极电压加速并与荧光层碰撞。于是，荧光体发光并显示图像。为了获得实用的显示特性，需要使用与常规阴极射线管的相同的荧光体并将阳极电压设置成几千伏或以上，较佳地为5千伏或以上。

在如此构造的SED中，所显示图像的辉度取决于阳极电压，由此阳极电压以高为佳。然而，考虑到分辨率和支承部件的性质和可制造性，第一基板和第二基板之间的间隙被设置成相对小的值，例如大约1-2mm。如果施加了高电压，则不可避免地在第一基板和第二基板之间的小间隙中形成强电场，由此容易在两基板之间产生放电(介质击穿)。如果发生放电，则可能造成第一基板上的电子发射元件、荧光屏或布线的击穿或劣化。在成品中不希望有导致这种故障发生的放电。

发明内容

本发明是考虑这些情形而作出的，并且其目的是提供一种具有提高的可靠性和显示质量的、抑制放电发生的图像显示装置。

为了实现该目的，根据本发明的一个方面，这里提供一种图像显示装置，包括：第一基板，其上形成有荧光屏；第二基板，它形成间隙地与第一基板相对，并设有多个激发荧光屏的电子发射源；多个间隔件，它们位于第一和第二基板之间并支承作用于第一和第二基板的大气负载；以及栅格单元，它们被设置在间隔件和第二基板之间。

栅格单元包括：板状栅格，该板状栅格具有各自与电子发射源相对的多个电子束孔并与第二基板相对，并且施加了预定电压；第一介电层，它覆盖栅格的外表面；导电层，它被设置在第一介电层和第二基板之间并连接于接地电位；以及第二介电层，它形成为覆盖导电层并位于导电层和第二基板之间。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施例的SED的立体图；

图2是沿图1的线II-II剖切的SED的立体图；

图3是放大地示出SED的截面图；

图4是示出SED的栅格单元的平面图；以及

图5是示出根据本发明第二实施例的SED的截面图。

实施本发明的最佳模式具体实施方式

下面将结合附图对将本发明应用于作为平面图像显示装置的SED的第一实施例进行详细说明。

如图1-3所示，SED包括第一基板11和第二基板12，它们各自由矩形玻璃板形成。这些基板彼此相对并在其间有大约1.0至2.0mm的间隙。第一基板11和第二基板12各自的周缘部分通过矩形框形状的玻璃侧壁13结合在一起，由此形成内部保持真空的平板的真空包封10。

作为荧光屏的荧光屏16被形成在第一基板11的内表面上。荧光屏16由分别发出红、蓝和绿光的荧光层R、G和B、以及并排设置的光屏蔽层15构成。这些荧光层是带状、点状或矩形的。铝等金属背衬17和吸气膜19被接连形成在荧光屏16上。

大量表面传导电子发射元件18被设置在第二基板12的内表面上，这些电子发射元件18各自发射出电子束作为激发荧光屏16的荧光层R、G和B的电子源。这些电子发射元件18以对应于各像素的多列和多行的形式排列。每个电子发射元件18由电子发射部分(未图示)、将电压施加于电子发射部分的一对元件电极等构成。用于驱动电子发射元件18的大量布线21以矩阵形式设置在第二基板12的内表面上，并且它们的各端部从真空包封10中引出。

起到连接部件作用的侧壁13通过例如低熔点玻璃或低熔点金属等密封剂20密封到第一基板11的外缘部分和第二基板12的外缘部分，由此将这些基板结合在一起。

如图2和图3所示，SED包括：位于第一基板11和第二基板12之间的间隔件结构22；以及位于间隔件结构和第二基板之间的栅格单元40。在本实施例中，间隔件结构22具有：由矩形金属板构成的支承基板24；以及一体地设置在支承基板的一个表面上的大量柱形间隔件30。

更具体地说，支承基板24被形成为具有尺寸基本等于荧光屏16的矩形形状。支承基板24具有与第一基板11的内表面相对的第一表面24a以及与第二基板12的内表面相对的第二表面24b，并且设成与这些基板平行。大量电子束孔26通过蚀刻等方式形成于支承基板24中。诸电子束孔26分别与诸电子发射元件18相对地排列，并且从电子发射元件发射出的电子束通过相应的电子束孔。

支承基板24由例如0.1至0.25mm厚度的铁镍基金属板形成，并且电子束孔26被形成为具有例如尺寸为0.15-0.25mm×0.15-0.25mm的矩形形状。通过涂敷和烧制主要由玻璃或陶瓷构成的介电材料而获得的作为介电层的高阻膜32被形成在支承基板24的表面上。根据本实施例，支承基板24的第一和第二表面24a和24b以及电子束孔26的各内壁表面由厚度大约10μm的锂基碱性硼硅酸玻璃的高阻膜32覆盖。支承基板24被设置成使其第一表面24a通过其间的吸气膜19、金属背衬17和荧光屏16与第一基板11的内表面形成表面接触。

如果第一基板11和第二基板12的纵向和横向分别为X和Y，则支承基板24中的电子束孔26在X方向上以预定节距排列，并在Y方向上以大于X方向节距的节距排列。形成于第一基板11中的荧光层R、G和B以及第二基板12上的电子发射元件18在X和Y方向上以与电子束孔26相同的节距排列，并分别面向电子束孔。因此，电子发射元件18各自通过电子束孔26面向它们相应的荧光层。

间隔件30被一体地设置在支承基板24的第二表面上，并位于在Y方向上排列的诸电子束孔26之间。间隔件30的各延伸端与将在后面提到的栅格单元40相抵。每个间隔件30呈楔形以使其直径从支承基板24一侧向其延伸端减小。每个间隔件30在平行于栅格表面的方向上的横截面基本为椭圆形。

如此构造的间隔件结构22位于第一基板11和第二基板12之间。另外，在间隔件结构22中，支承基板24与第一基板11表面接触，并且间隔件30各延伸端与第二基板12的内表面相抵，在它们之间插有栅格单元40，由此来支承作用于这些基板的大气负载并将基板之间的间隔保持在预定值。

如图2至图4所示，栅格单元40具有矩形板形状的栅格42，其尺寸基本上与荧光屏16的相等。栅格42具有与第一基板11的内表面和第二基板12的内表面相对并平行于这些基板设置的两个表面。通过蚀刻等技术在栅格42中形成大量电子束孔44。电子束孔44在方向X上以预定节距排列，并且在方向Y上以大于X方向节距的节距排列。电子束孔44各自与电子发射元件18相对地排列，并且从电子发射元件发射出的电子束分别通过诸电子束孔44。

栅格42由例如厚度0.1-0.25mm的铁镍基金属形成，并且电子束孔44是矩形的。栅格42的表面、包括电子束孔44的各内表面由厚度大约10μm的第一介电层46覆盖。第一介电层46通过涂敷和烧制主要由玻璃或陶瓷构成的介电材料、例如锂基碱性硼硅酸玻璃等而形成。

诸如铝、铜或银等金属导电层48被形成为覆盖栅格42在第二基板12一侧的表面上的第一介电层46。导电层48被形成在栅格42的除电子束孔44外的整个表面上。在本实施例中，导电层48是各自在X方向上延伸并位于在Y方向上并排设置的电子束孔44之间的带状导电层的形式。

第二介电层50被形成为覆盖栅格42在第二基板12一侧的表面上的导电层48。第二介电层50通过涂敷和烧制主要由玻璃或陶瓷构成的介电材料、例如锂基碱性硼硅酸玻璃而形成。

另一组诸如铝、铜或银等金属导电层52被形成为覆盖栅格42在第一基板11一侧的表面上的第一介电层46。导电层52被形成在栅格42除电子束孔44外的整个表面上。在本实施例中，导电层52是各自在X方向上延伸并位于在Y方向上并排设置的电子束孔之间的带状导电层的形式。导电层52和导电层48通过网眼印刷、蒸镀、溅镀、CVD等形成。

第三介电层54被形成为覆盖栅格42在第一基板11一侧的表面上的导电层52。第三介电层54通过涂敷和烧制主要由玻璃或陶瓷构成的介电材料(例如锂基碱性硼硅酸玻璃)而形成。

如此构成的栅格单元40被设置在第二基板12上，其中第二介电层50与第二基板的内表面接触。栅格单元40的电子束孔44各自面向它们相应的电子发射元件18。在本实施例中，栅格单元40被设置成重叠于形成在第二基板上的布线21上。因此，在介电层50和第二基板12的内表面之间界定一小间隙，例如大约20μm的间隙。该间隙被形成为占每个电子束孔44的直径的50％或一下。此外，布线21起到限定栅格单元40和第二基板12之间的间隙的间隙限定部件的作用。

构成间隔件结构22的多个间隔件30各自在电子束孔44之间的区域与栅格单元40的第三介电层54相抵。因此，栅格单元40被保持在间隔件30和第二基板12之间。

SED包括将电压施加于栅格单元40和第一基板11的金属背衬17的电压供给部分。电压供给部分具有将例如约8千伏的高电压施加于金属背衬17的第一电源60a和将例如约1千伏的电压施加于导电层52的第二电源60b。第二基板12和位于栅格42与第二基板12之间的导电层48连接于接地电位。

在如此构造的SED上显示图像时，从电子发射元件18发射出的电子束由施加于荧光屏16和金属背衬17的阳极电压加速并与荧光屏16碰撞。于是，荧光屏16的荧光层被激发以发光并显示图像。在这完成之后，被施加电压的栅格42起到从电子发射元件18引出电子束的引出电极的作用。被施加电压的第一基板11一侧的导电层52具有使通过电子束孔44透射的电子束向荧光层汇聚的作用。

根据如此构造的SED，具有栅格42和导电层48的栅格单元40被设置在第二基板12的内表面上，预定电压被施加于栅格42，并且位于栅格和第二基板之间的导电层48连接于接地电位。因此，栅格单元40基本上能使在第二基板12内表面上产生的电场强度大量减至零，即0V/m，从而抑制放电(潜流放电)发生。因此能够提供可靠性和显示质量提高的SED。

栅格42被设置在电子发射元件18附近并还起到引出电极的作用。因此能高效地发射电子束。此外，栅格单元40的另一导电层52设置在第一基板11一侧，并且可通过将电压施加于导电层来提高电子束在荧光层上的汇聚性。基于这些情形，可获得显示质量进一步改善的SED。

下面是对本发明第二实施例的说明。根据第二实施例，如图5所示，栅格单元40具有栅格42、第一介电层46、导电层48和第二介电层50。第一基板1一侧的导电层和第三介电层被省去。栅格42被设置在第二基板12上方，在它们之间有第一介电层46、导电层48和第二介电层50。栅格42连接于第二电源60b，而导电层48连接于接地电位。

代替前述间隔件结构，将多个间隔件30设置在栅格单元40和第一基板11之间。这些间隔件30是柱形或板状的。每个间隔件30的一端与相邻电子束孔44之间的栅格单元40的第一介电层46相抵，而其另一端与第一基板11的内表面相抵，在所述另一端和第一基板11之间插有吸气膜19、金属背衬17和光屏蔽层15。因此，间隔件30支承作用于第一基板11和第二基板12的大气负载，从而将基板之间的间隔保持在一预定值。

在第二实施例中，其它配置与前述第一实施例的配置相同，因此用相同标号表示相同部分，且其详细说明被省去。

根据如此构造的SED，具有栅格42和导电层48的栅格单元40被设置在第二基板12的内表面上，将预定电压施加于栅格42，并且位于栅格和第二基板之间的导电层48连接于接地电位。因此，栅格单元40能减少在第二基板12内表面上产生的电场强度，从而抑制放电发生。栅格42被设置在电子发射元件18附近并且兼作引出电极之用。因此能够提供可靠性和显示质量提高的SED。

本发明不仅限于上述实施例，并且其组件可用修改的形式体现而不会脱离本发明的精神。此外，可通过将结合以上实施例描述的多个所述组件适当组合来作出各种发明。例如，可省略根据诸实施例的一些组件。此外，可根据需要组合根据不同实施例的组件。

在前述实施例中，限定第二基板和栅格单元之间的间隙的间隙限定部件由第二基板上的布线构成。然而作为替换，它们也可由多个独立间隔件构成。

间隔件的直径和高度、其它组件的尺寸和材料、施加于栅格的电压等不局限于前述实施例，而是可以根据需要适当地选择。本发明不局限于将表面传导电子发射元件用作电子源的图像显示装置，而是也可以适用于使用例如场致发射型、碳纳米管等其它电子源的图像显示装置。

工业实用性

根据本发明，这里提供一种可靠性和显示质量提高的图像显示装置，其中第二基板的表面上的电场强度由栅格单元降低并因此抑制放电发生。

Claims (8)

1.一种图像显示装置，包括：

第一基板，其上形成有荧光屏；

第二基板，所述第二基板形成间隙地与所述第一基板相对，并设有多个激发所述荧光屏的电子发射源；

多个间隔件，所述多个间隔件位于所述第一和第二基板之间并支承作用于所述第一和第二基板的大气负载；以及

栅格单元，所述栅格单元被设置在所述间隔件和所述第二基板之间；

所述栅格单元包括：板状栅格，所述板状栅格具有各自与所述电子发射源相对的多个电子束孔，并被设置成与所述第二基板相对，预定电压被施加于所述板状栅格；第一介电层，所述第一介电层覆盖所述栅格的外表面；导电层，所述导电层被设置在所述第一介电层和所述第二基板之间并连接于接地电位；以及第二介电层，所述第二介电层被形成为覆盖所述导电层并位于所述导电层和所述第二基板之间。

2.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述栅格单元被设置成使所述第二介电层与所述第二基板相接触。

3.如权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于，所述栅格单元形成间隙地与所述第二基板相对，并且间隙限定部件被设置于所述栅格单元和所述第二基板之间。

4.如权利要求3所述的图像显示装置，其特征在于，所述栅格单元和所述第二基板之间的间隙被限定为占每个所述电子束孔的直径的50％或以下。

5.如权利要求1-4中任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述栅格单元具有：另一导电层，所述另一导电层被形成为覆盖所述第一介电层并面向所述第一基板；以及第三介电层，所述第三介电层被形成为覆盖所述另一导电层。

6.如权利要求1-4中任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，还包括位于所述第一基板和所述栅格单元之间的间隔件结构，所述间隔件结构包括面向所述第一基板并具有各自与所述电子发射源相对的多个电子束孔的板状支承基板，并且所述间隔件建立在所述支承基板的表面上。

7.如权利要求6所述的图像显示装置，其特征在于，所述支承基板具有与所述第一基板接触的第一表面以及横跨一间隙与所述栅格单元相对的第二表面，并且每个所述间隔件被设置在所述第二表面上并且具有与所述栅格单元相抵的远端部分。

8.如权利要求1-4中任何一项所述的图像显示装置，其特征在于，所述间隔件是柱状间隔件。

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