平板顯示裝置及其製造方法

2023-07-09 22:57:21 4

專利名稱：：平板顯示裝置及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種平板顯示裝置及其製造方法。
背景技術：
：場發射顯示裝置是一種用於顯示多種圖像的裝置，其中將電壓施加到在陽極板和陰極板之間形成的高真空區域，並且自電子發射器件區域發射的電子輻射到螢光體(phosphor)區域，以便於使螢光體能夠發射光。因此，在場發射顯示裝置中，重要的是使陽極板和陰極板之間的耐電壓特性穩定。場發射顯示裝置中存在的異物是使場發射顯示裝置的耐電壓特性極大劣化的原因之一。對於從外部進入的異物，在才艮據其中可以儘可能低地減少異物的進入的製造方法和/或製造環境執行用於製造場發射顯示設備的工藝時，可以採取適當的對策。然而，在用於製造場發射顯示裝置的工藝中，在某些情況中在鋁製成的陽極上可能生成須狀物(whiskers)或丘狀物(hillocks)，其是一種類型的突起。順便提及，針形突起被稱為須狀物，並且團塊突起被稱為丘狀物。此外，當在實際操作過程中將電壓施加到場發射顯示裝置時，在某些情況中上述突起可能導致放電。此外，由於在實際操作過程中施加到場發射顯示裝置的電壓生成的電場引起的靜電力，突起被剝離形成異物，由此使場發射顯示裝置的耐電壓特性極大劣化。已經確信，在用於製造場發射顯示裝置的工藝的熱處理步驟中，的差異引起的壓應力而形成的。作為減少陽極上的須狀物和丘狀物的生成的^t術，例如，在日本專利公開No.2003-31150中已公開了一種技術，其中通過使用氧化物膜或氮化物膜覆蓋陽極減小放電的生成。然而，未描述引起放電的須狀物和丘狀物的生成。此外，在日本專利公開No.2007-128701中，已公開了一種技術，其中將鋁和鋁合金至少之一用於陽極，並且其中陽極的外圍部分的平均厚度被設定為小於其中心部分的平均厚度。結果，儘管減少了須狀物和丘狀物的生成，但是製造方法變得複雜，並且因此需要一種簡單的製造方法。
發明內容本發明提供了一種平板顯示裝置，其具有可以減少陽極上的須狀構，相比於通過現有技術形成的結構，該結構的配置是簡單的。根據本發明的一個方面，提供了一種平板顯示裝置，其包括陰極板，該陰極板具有其上設置多個電子發射區域的表面；和陽極板，該陽極板具有其上設置多個螢光體區域的表面，其中其上設置電子發射區域的表面和其上設置螢光體區域的表面被設置為相互面對，在它們之間設有距離。在上迷平板顯示裝置中，螢光體區域每一均覆蓋有陽極，並且陽極具有包括鋁層(第一層)、氧化鋁層(第二層)和鋁層(第三層)的三層層疊結構，這三個層從螢光體區域側開始按照上述順序層疊。此外，陽極具有範圍為70300nm的厚度。此外，根據本發明的另一方面的用於製造平板顯示裝置的方法是用於製造上述平板顯示裝置的方法，並且該方法包括如下步驟U)(f):(a)使用樹脂層覆蓋設置在陽極板基板的一個表面上的螢光體區域；(b)在樹脂層上形成鋁層(第一層)，(c)在鋁層(第一層)上形成氧化鋁層(第二層)；(d)在氧化鋁層(第二層)上形成鋁層(第三層)；(e)通過烘焙移除樹脂層以獲得陽極板；和(f)將在步驟(e)中獲得的陽極板的其上設置螢光體區域的表面和陰極板的其上設置電子發射區域的表面設置為相互面對，由此獲得平板顯示裝置。此外，在上述製造方法中，在步驟(C)中，可以通過使鋁層(第一層)暴露於空氣形成氧化鋁層(笫二層)。此外，在步驟(b)和(d)至少之一中，可以通過真空澱積方法形成鋁層(第一和第三層至少之一)。根據本發明，可以減少在陽極處引起放電的須狀物和丘狀物的生成，並且難以通過實際操作過程中施加電壓發生放電。此外，平板顯示裝置可被提供為具有卓越的耐電壓特性、穩定的操作特性、高可靠性和長壽命。從下面參考附圖的示例性實施例的描述中，本發明的另外的特徵將是顯然的。圖l是示出平板顯示裝置的透視圖。圖2是示出陽極板的橫截面圖。圖3是示出用於形成陽極的方法的示意圖。具體實施例方式根據本發明的實施例的平板顯示裝置具有陰極板，其中在支撐部件上提供多個電子發射區域；和陽極板，其中提供多個螢光體區域和陽極。陰極板和陽極板通過沿其外圍提供的支撐框相互接合以在陽極板和陰極板之間具有預定距離。特別地，在併入有包括電子發射器件的陰極板的平板顯示裝置中，重要的是使陰極板和陽極板之間的耐電壓特性穩定，並且本發明的實施例適用於上述平板顯示裝置。陽極具有如下功能，通過在陽極和陰極板的電子發射區域之間施加電壓，使用自電子發射區域發射的電子轟擊螢光體區域。此外，陽極還具有如下功能，通過其釋放在螢光體區域上生成的靜電荷以及通過反射將螢光體區域中生成的可見光引導到平板顯示裝置的前表面。根據本發明的諸方面的平板顯示裝置具有如下結構，其中設置在陽極板基板上的螢光體區域的面對陰極板的表面覆蓋有陽極(層)，並且所述陽極包括三個層，即，鋁層(第一層)、氧化鋁層(第二層)和鋁層(第三層)，這三個層從螢光體區域側開始按照上述順序層疊。可以使用已知材料和已知方法在陽極板基板上形成螢光體區域，並且在必要時，螢光體區域可以與光吸收層和/或分隔層一起提供。這些光吸收層和分隔層均也可以使用已知材料和已知方法形成。例如，具有與絕緣材料相似的屬性的材料可用於光吸收層，並且具有導電和絕緣屬性的材料可用於分隔層。此外，陽極可以通過下述方法形成。由於在形成陽極的鋁層之間提供氧化鋁層，因此可以減少須狀物和丘狀物的生成。因此，即使在實際操作過程中施加電壓時，仍可以減少放電生成。陽極優選地具有範圍為70~300nm的厚度。當厚度大於300nm時，在自電子發射區域發射的電子通過陽極時生成的阻擋效應(死電壓(deadvoltage))增加，並且在某些情況中可以降低來自螢光體區域的亮度。另一方面，當厚度小於70nm時，自螢光體區域發射的光不能通過陽極上的反射充分地引導到顯示設備的前表面(陽極板的基板方向)，並且在某些情況下可能使亮度降低。陽極的厚度更優選在80140nm的範圍。此外，儘管陽極的氧化鋁層的厚度沒有特別限制，但是其優選在110nm的範圍。由於鋁層中的須狀物的生長受到阻礙，因此該厚度優選地是lnm或更大。由於可以保持陽極的反射係數而不降低，因此該厚度優逸地是10nm或更小。此外，在根據本發明多個方面的陽極中，只要形成三個層即可，即，鋁層(第一層)、氧化鋁層(第二層)和鋁層(笫三層)，對於每個層則不必具有均勻一致的厚度。此外，只要這三個層的整個層疊結構用作電極，則在疊層中可以部分存在未分層部分。順便提及，陽極可以是這樣的疊層，其包括相互層疊的多個三層200910168709.1層疊結構，每個三層層疊結構由鋁層(第一層)、氧化鋁層(第二層)和鋁層(第三層)形成。此外，陽極的最頂表面優選地由氧化鋁層形成(即，氧化鋁層被設置在第三鋁層上)。而且，在陽極上還優選地提供吸氣劑(getter)層。根據本發明的實施例的用於製造平板顯示裝置的方法包括如下步驟U)~(f):(a)使用樹脂層覆蓋設置在陽極板基板的一個表面上的多個螢光體區域；(b)在樹脂層上形成鋁層(第一層)，(c)在鋁層(第一層)上形成氧化鋁層(第二層)；(d)在氧化鋁層(第二層)上形成鋁層(第三層)；(e)通過烘焙移除樹脂層以獲得陽極板；和(f)將步驟(e)中獲得的陽極板的其上設置有螢光體區域的表面和陰極板的其上設置有多個電子發射區域的表面設置為相互面對，由此獲得平板顯示裝置。為了在螢光體區域上形成平坦陽極，在步驟(a)中在陽極板基板的一個表面上提供的螢光體區域均覆蓋有樹脂層。儘管形成樹脂層的樹脂沒有特別限制，但是考慮到平坦度和熱解特性，丙烯酸樹脂或乙基纖維素樹脂是優選使用的。樹脂層可以例如通過絲網印刷方法、狹縫塗覆方法或者噴塗方法形成。此外，為了僅在螢光體區域上形成樹脂層，在通過上述方法在整個表面之上形成樹脂層之後，可以通過光刻技術移除螢光體區域以外的樹脂層區域。在步驟(b)中，在樹脂層上形成鋁層(第一層)。鋁層(第一層)可以通過物理氣相澱積(PVD)方法形成，i者3口真空澱積方法或賊射方法。在步驟(c)中，在鋁層(第一層)上形成氧化鋁層(第二層)。可以通過使鋁層(第一層)暴露於大氣(空氣)，形成氧化鋁層(第二層)。該方法是優選的，因為可以將氧化鋁層(第二層)容易地形成為具有期望的厚度。替代地，可以通過在高真空條件下供給非常少量的氧的同時澱積鋁，形成氧化鋁層(第二層)。此外，可以通過濺射氧化鋁靼形成氧化鋁層(第二層)。在步驟(d)中，在氧化鋁層(第二層)上形成鋁層(第三層)。鋁層(第三層)可以通過與用於鋁層(第一層)的相似的方法形成。在步驟(e)中，通過烘焙移除樹脂層，由此獲得陽極板。儘管烘焙的溫度取決於樹脂層的類型，但是考慮到螢光體的耐熱性，400500'C的溫度是優選的，並且由於樹脂可被完全烘除，該溫度也是優選的。通過在步驟(e)中控制氣氛中的氧，陽極的最頂表面可被形成為氧化鋁層(在第三鋁層上形成氧化鋁層)。在步驟(f)中，將步驟(e)中獲得的陽極板的具有螢光體區域的表面和陰極板的具有多個電子發射區域的表面設置為相互面對，由此獲得平板顯示裝置。參考圖1，將利用包括在電子發射區域上提供的表面傳導電子發射器件的平板顯示裝置作為示例，詳細描述本發明的一個實施例。根據本發明的多個方面的平板顯示裝置包括陰極板2，其中在基板上提供多個電子發射區域；和陽極板1,其中在基板上提供多個焚光體區域和陽極。陰極板2和陽極板1通過插入其間的支撐框3在其外圍部分處相互接合。此外，由陰極板2和陽極板1包圍的空間被置於真空狀態(例如，在1(T3Pa或更低)。此外，在陰極板2上提供的電子發射區域以二維矩陣設置，並且在陽極板1上提供的螢光體區域被設置為面對各自的電子發射區域。電子發射區域由以下形成(A)在基板21上形成的掃描線23和掃描電極25、(B)在掃描線23上形成的絕緣層、(C)在絕緣層上形成的信號線24和信號電極26、和(D)在各掃描電極25和信號電極26之間形成以便與其連接的電子發射器件22。順便提及，根據本發明的多個方面在對應的電子發射區域中提供的電子發射器件22可以由spinto型場發射器件或碳納米管型場發射器件形成。在陰極板2中，掃描線23是在第一方向(X方向)中延伸的帶形線，並且信號線24是在不同於第一方向的第二方向(Y方向)中延伸的帶形線。掃描線23和信號線24在相互正交的方向中延伸以在每個方向中形成條紋圖案。在對應於一個子像素的電子發射區域中，在連接到掃描線23的掃描電極25和連接到信號線24的信號電極26上提供表面傳導電子發射器件22。此外，在陽極板1中，在基板ll的內表面上形成螢光體(未示出)、光吸收層(黑矩陣)13、陽極14、非可蒸發性吸氣劑(NEG)15。圖2是陽極板1的橫截面圖。陽極板l包括基板ll、在基板ll上形成的螢光體16、和陽極14。此外，在基板11上在螢光體16之間形成光吸收層(黑矩陣)13和分隔層17。而且，在陰極板2和陽極板l之間設置有間隔物(spacer)(未示出)，並且支撐框3設置在基板外圍部分。在根據本發明的多個方面的平板顯示裝置中，掃描電極25連接到掃描線控制電路，信號線24連接到信號線控制電路，並且陽極14連接到陽極控制電路。這些電路可由已知電路形成。在平板顯示裝置的實際操作過程中，施加到陽極14的陽極電壓Va通常是恆定的，並且例如，可以4吏用515千伏的電壓。在根據本發明的多個方面的平板顯示裝置的實際操作過程中，自掃描線控制電路向掃描電極25施加相對負的電壓，並且自信號線控制電路向信號電極26施加相對正的電壓。此外，自陽極控制電路向陽極14施加高於施加到信號電極26的正電壓(陽極電壓Va)。通過在掃描電極25和信號電極26之間生成的驅動電壓(Vf)，根據量子隧穿效應自電子發射區域發射電子，並且因此發射的電子通過陽極14並且與螢光體16碰撞。結果，激發螢光體16發射光，由此可以獲得期望的圖像。即，平板顯示裝置的操作基本上由施加到掃描電極25的電壓和施加到信號電極26的電壓控制。示例在下文中，將通過參考示例詳細描述本發明；然而，本發明不限於此。示例1在該示例中，將通過示例的方式描述一種用於製造平板顯示裝置的方法，在該平板顯示裝置中電子發射區域由表面傳導電子發射器件形成。首先，根據如下製造方法形成具有表面傳導電子發射器件的陰極板。在通過濺射方法在鈉鈣玻璃製成的基板上形成掃描電極層和信號電極層(掃描電極層和信號電極層均由鉑形成)之後，使用光刻和刻蝕技術執行構圖，由此形成掃描電極和信號電極。隨後，在使用銀漿通過絲網印刷方法形成掃描線導電層之後，通過光刻技術執行構圖，隨後執行烘焙處理，由此形成帶形掃描線。在掃描線上形成Si02絕緣膜。而且，在如上文的掃描線的情況那樣使用銀漿在絕緣層上形成信號線導電層並且隨後通過光刻技術構圖之後，執行烘焙處理，由此形成帶形信號線。帶形信號線被設置為垂直於掃描線延伸。最後，在掃描線和信號線之間通過噴墨方法施加將形成到電子發射器件中的包括氧化鈀的材料之後，在掃描線和信號線之間施加脈衝電壓，由此形成表面傳導電子發射器件。如上文所迷，獲得了陰極板，其中在基板上形成了多個表面傳導電子發射器件。此外，根據如下製造方法形成陽極板。示例1的陽極板包括螢光體區域；光吸收層和分隔層，其均被提供在不同於螢光體區域的位置處；和覆蓋這些組成元件的陽極。首先，在基板上形成二維矩陣光吸收層(黑矩陣)。下一步，在光吸收層(黑矩陣)上形成分隔層(肋)。而且，在由光吸收層(黑矩陣)包圍的基板的暴露部分上形成螢光體區域。此外，在螢光體區域上形成樹脂層。特別地，在整個表面上通過絲網印刷方法形成整個(solid)樹脂層之後，通過光刻技術僅在螢光體區域上形成樹脂層。如上文所迷，在基板上形成覆蓋有樹脂層的螢光體區域、包圍螢光體區域的光吸收層、以及分隔層。隨後，在整個表面之上形成包括鋁和氧化鋁的陽極，即，陽極被形成為覆蓋所述覆蓋有樹脂層的螢光體區域、包圍螢光體區域的光吸收層、以及分隔層。圖3是示出用於形成示例1的陽極的方法的示意圖。作為用於形成包括鋁和氧化鋁的陽極14的方法，首先在真空澱積裝置中形成鋁層(第一層)28。對於真空澱積的條件，使用純度為99.999%的鋁錠作為原料，並且在10"Pa或更低的極度真空下輻射與10kV下0.5A對應的電子束，由此以555nm/sec的澱積速率執行膜形成。結果，形成具有60nm厚度的鋁層(第一層)28。隨後，一旦使該鋁層(第一層)28暴露於空氣，由此形成氧化鋁層(第二層)29。結果，獲得了具有數納米厚度的氧化鋁層(第二層)29。接著，在等效於用於形成鋁層(第一層)28的條件下再一次在真空澱積裝置中形成鋁層(第三層)30。結果，獲得了具有60nm厚度的鋁層(第三層)30，並且形成了包括兩個鋁層和在其間提供的氧化鋁層的陽極14。最後，通過執行煤焙處理移除樹脂層。特別地，在450。C烘焙樹脂層。通過該烘焙處理，樹脂層被燃燒掉和移除，由此允許包括鋁和氧化鋁的陽極保留在焚光體區域、光吸收層和分隔層上。順便提及，樹脂層燃燒生成的氣體例如通過在導電材料層中形成的細孔被排放到外部。通過上迷工藝，完成了陽極板。接著，隨後組裝平板顯示裝置。特別地，間隔物被裝配到在陽極板的分隔層上提供的間隔物保持部分，並且陽極板和陰極板被設置為使螢光體區域和電子發射區域相互面對。隨後，兩個板的外圍部分通過插入於其間的支撐框相互接合，該支撐框由具有1.6mm高度的金屬框部件和燒結玻璃組成的粘合層形成。當在高真空氣氛(10"Pa)中執行該接合時，由陽極板和陰極板之間的接合部分包圍的空間被抽空，由此上迷空間被置於真空條件下。通過上述步驟，形成了平板顯示裝置。通過觀察表面，確認在通過根據該示例的用於形成陽極的方法形成的陽極上未生成須狀物。為了確認須狀物的生成，當完成陽極板時，通過光學顯微鏡觀察面板表面上的25個點，並且在必要時，使用掃描電子顯微鏡執行觀察。結果，生成的須狀物的數目為零。此外，在如此形成的平板顯示裝置的實際操作過程中，放電難於發生，耐電壓特性是卓越的，並且獲得了穩定的操作特性。在表l中裝置的耐電壓特性。"'、'、''、、比較示例1在比較示例1中，使用由一個鋁層形成的陽極形成平板顯示裝置，該鋁層的厚度與示例1的陽極的總厚度相同。結果，通過觀察陽極表面，確認了許多須狀物。此外，在該平板顯示裝置的實際操作過程中，頻繁發生從須狀物開始的放電。在表l中示出了在該比較示例中形成的陽極上生成的須狀物的數目和該平板顯示裝置的耐電壓特性。表ltableseeoriginaldocumentpage13儘管參考示例性實施例描述了本發明，但是應當理解，本發明不限於所公開的示例性實施例。所附權利要求的範圍應依照最廣泛的解釋，涵蓋所有修改以及等效結構和功能。權利要求1.一種平板顯示裝置，包括陰極板，具有其上設置有多個電子發射區域的表面；和陽極板，具有其上設置有多個螢光體區域的表面，其中其上設置有所述電子發射區域的表面和其上設置有所述螢光體區域的表面被設置為相互面對，且在兩者之間設有距離，其中所述螢光體區域覆蓋有陽極，所述陽極包括第一鋁層、第二鋁層和在所述第一和第二鋁層之間提供的氧化鋁層，並且在所述螢光體區域上按照第一鋁層、氧化鋁層和第二鋁層的順序提供該第一鋁層、氧化鋁層和第二鋁層。2.如權利要求l所述的平板顯示裝置，其中所述陽極具有範圍為70300nm的厚度。3.—種用於製造如權利要求1所述的平板顯示裝置的方法，包括以下步驟(a)使用樹脂層覆蓋設置在陽極板基板的一個表面上的所述螢光體區域；(b)在所述樹脂層上形成所述第一鋁層；(c)在所述第一鋁層上形成所述氧化鋁層；(d)在所述氧化鋁層上形成所述第二鋁層；(e)通過烘焙移除所述樹脂層以獲得所述陽極板；和(f)將步驟(e)中獲得的所述陽極板的其上設置有所述螢光體區域的表面和所述陰極板的其上設置有所述電子發射區域的表面設置為相互面對，由此獲得所述平板顯示裝置。4.如權利要求3所述的方法，其中在步驟(C)中，通過使所述樹脂層上形成的所述鋁層暴露於空氣形成所述氧化鋁層。全文摘要本發明公開了一種平板顯示裝置及其製造方法在一種平板顯示裝置中，提供具有其上設置有多個電子發射區域的表面的陽極板和具有其上設置有多個螢光體區域的表面的陰極板，使得上述兩個表面相互面對，其間設有距離，螢光體區域覆蓋有陽極，並且陽極具有包括第一鋁層、第二氧化鋁層和第三鋁層的三層層疊結構，這三個層從螢光體區域側開始按照上述順序層疊。文檔編號H01J9/20GK101673654SQ200910168709公開日2010年3月17日申請日期2009年9月3日優先權日2008年9月8日發明者三井田淳申請人:佳能株式會社