專利名稱：附有金屬背面的熒光面、其形成方法及圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于圖像顯示裝置的附有金屬背面(metal back-attached)的熒光面、其形成方法及具備附金屬背面的熒光面的圖像顯示裝置。
背景技術：
以往，陰極射線管(CRT)等圖像顯示裝置中，廣泛采用在熒光體層的內(nèi)面(電子源側的面)上形成了鋁(Al)膜等金屬膜的金屬背面方式的熒光面。
此熒光面的金屬膜被稱為金屬背面層，其目的是在利用從電子源所釋放出的電子從熒光體發(fā)出的光中，將進入電子源側中的光向面板側進行反射以提高亮度，以及對熒光面賦予導電性使其起到陽極電極作用。此外，利用真空封裝內(nèi)所殘留氣體的電離而產(chǎn)生的離子，也具有防止熒光體遭受損傷的機能。
一直以來，雖然此種采用金屬背面方式熒光面的CRT占顯示裝置的主流，但是近年隨裝置薄型化、大型化的需求提升，采用冷陰極的電子束無偏向型場致發(fā)射方式的圖像顯示裝置(FED)的開發(fā)正如火如荼。
一般，在圖像顯示裝置中，陽極(金屬背面?zhèn)?與陰極(電子源側)之間的電位差越大，則能夠獲得越高的發(fā)光亮度，可是，隨裝置的薄型化而使陽極與陰極間的距離趨于狹窄，造成電極間容易發(fā)生異常放電的問題。此外，若發(fā)生異常放電的話，不僅將無法顯示穩(wěn)定的圖像，且因為瞬間流過從數(shù)A甚至數(shù)百A的大放電電流，因此恐將導致陰極部的電子釋放元件或陽極部的熒光面遭受破壞或者損傷。
為緩和發(fā)生此種異常放電時的損傷，便有提案在當作陽極電極使用的金屬背面層上形成鋸齒狀(蛇行狀)或螺旋狀間隙，以降低放電電流的技術。作為加工或形成此種陽極電極的方法，記載了利用激光進行切斷或利用金屬罩幕進行蒸鍍的方法(參照日本專利特開2000-251797號公報或特開2000-311642號公報)。
但是，將上述金屬背面層形成為平面線圈狀等以降低放電電流的方法是當發(fā)生異常放電的情況時抑制金屬背面層或電子源遭受損傷·破壞的技術，此方法并無法降低異常放電的發(fā)生機率。
再者，作為抑制異常放電發(fā)生的對策，雖可采取將電子束加速電壓降低至不致引發(fā)放電的區(qū)域為止的方法，可是此方法用于電極間的間隙(gap)狹窄的圖像顯示裝置等中，便必須降低電子束加速電壓，所以在FED中發(fā)光亮度將變?yōu)闃O低，現(xiàn)況下是無法供實用的。
再者，本發(fā)明者著眼于如FED之類的薄型圖像顯示裝置，即便在金屬背面層表面不存在成為放電觸發(fā)的突起部的情況下，仍將隨異常放電的發(fā)生，導致在陰極側附著很多金屬背面層的微細片。研究引發(fā)此種放電的圖像顯示裝置的熒光面，其結果如

圖16所示，發(fā)現(xiàn)在作為金屬背面層21的Al膜表面形成無數(shù)的微小突起22，且此突起22部正發(fā)生剝落。
由此現(xiàn)象可認為，通過陽極與陰極間的電場，剝離金屬背面層21的力超過熒光體層23與金屬背面層21間的接合力時，在金屬背面層21形成微小突起22并剝落，這樣就形成放電觸發(fā)，導致異常放電。圖中符號24為面板，25為作為黑矩陣的光吸收層。
本發(fā)明是鑒于上述問題完成的發(fā)明，其目的在于提供一種耐電壓特性良好、不致引起異常放電發(fā)生、且可提高電子束加速電壓、可適用于發(fā)光亮度較高的薄型圖像顯示裝置的附有金屬背面的熒光面。
發(fā)明的揭示本發(fā)明是針對在如FED之類的薄型圖像顯示裝置中，熒光體層與金屬背面層之間的接合力與放電發(fā)生間的相關關系，經(jīng)深入鉆研后所獲得結果。
本發(fā)明1是在面板內(nèi)面至少具有熒光體層與金屬背面層的附有金屬背面的熒光面，該熒光面的特征是，在上述熒光體層上形成含有選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第1處理層，并在其上形成金屬背面層。
本發(fā)明2是在面板內(nèi)面至少具有熒光體層與金屬背面層的附有金屬背面的熒光面，該熒光面的特征是，在上述熒光體層上形成含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第1處理層，并在其上形成金屬背面層。
本發(fā)明3是附有金屬背面的熒光面的形成方法，該方法的特征是，具備在面板內(nèi)面形成熒光體層的步驟；在上述熒光體層上形成含有選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第1處理層的步驟；以及在上述第1處理層上形成金屬背面層的步驟。
本發(fā)明4是附有金屬背面的熒光面的形成方法，該方法的特征是，具備在面板內(nèi)面形成熒光體層的步驟；在上述熒光體層上形成含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第1處理層的步驟；以及在上述第1處理層上形成金屬背面層的步驟。
本發(fā)明5是圖像顯示裝置，該裝置的特征是，具備面板，與上述面板對向配置的背面板，在上述背面板上形成的多個電子釋放元件，以及在上述面板上與上述背面板對向形成的、利用從上述電子釋放元件釋放的電子束而發(fā)光的熒光面；上述熒光面是上述本發(fā)明的附有金屬背面的熒光面。
附圖的簡單說明圖1是本發(fā)明的附有金屬背面的熒光面的實施方式1的剖視圖。
圖2是本發(fā)明的附有金屬背面的熒光面的實施方式2的剖視圖。
圖3是本發(fā)明的實施方式4的FED構造的剖視圖。
圖4是實施例1與2中，測定膠體二氧化硅溶液的固形成分濃度與金屬背面層的接合力間的關系，表示評價結果的圖。
圖5是實施例1及2中，測定Na硅酸鹽溶液的固形成分濃度與附有金屬背面層的接合力間的關系，表示評價結果的圖。
圖6是實施例1與2中，測定膠體二氧化硅溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系，表示評價結果的圖。
圖7是實施例1與2中，測定Na硅酸鹽溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系，表示評價結果的圖。
圖8是實施例3中，測定預先在Al膜上附著傷痕時的膠體二氧化硅溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系，表示評價結果的圖。
圖9是實施例3中，測定預先在Al膜上附著傷痕時的Na硅酸鹽溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系，表示評價結果的圖。
圖10是表示作為金屬背面層的Al膜的膜厚與發(fā)光亮度間的關系的測定結果的圖。
圖11是表示實施例4中，針對附有金屬背面的熒光面的試樣，研究SiO2與TiO2的配比和接合力間的關系的結果的圖。
圖12是表示實施例4中所使用的亮度測定裝置的簡單構造的圖。
圖13是表示實施例4中，針對附有金屬背面的熒光面的試樣，研究SiO2與TiO2的配比和陽極電壓5kV時的亮度降低率間的關系的結果的圖。
圖14是實施例4的含Si、Ti、Zr這3種成分的復合金屬氧化膜中，表示在維持亮度特性的同時可使接合力與極限保持電壓有所提高的區(qū)域的圖。
圖15是表示實施例5中，金屬背面層的接合力與亮度降低間的關系的測定結果的圖。
圖16是引起放電的圖像顯示裝置的熒光面狀態(tài)的剖視圖。
實施發(fā)明的最佳方式以下，針對本發(fā)明的實施方式進行說明。本發(fā)明并不僅限于下述實施方式。
圖1所示是本發(fā)明的附有金屬背面的熒光面的實施方式1的剖視圖。
在圖1中，符號1表示面板的玻璃基板。在此玻璃基板1的內(nèi)面上，利用微影法等形成由黑色顏料等構成的規(guī)定圖案(如條紋狀)的光吸收層2，在該光吸收層2的圖案上，通過采用了ZnS系、Y2O3系、Y2O2S系等熒光體液的漿料法，形成藍(B)、綠(G)、紅(R)三色熒光體層3。各色熒光體層3的形成也可利用噴霧法或印刷法進行。在噴霧法或印刷法中，可根據(jù)需要并用利用光刻處理的圖案化處理。這樣，利用光吸收層2的圖案與三色熒光體層3的圖案形成熒光體屏幕。
在此熒光體屏幕上形成含無機氧化物的第1處理層4。其中，作為無機氧化物，可例舉二氧化硅(SiO2)，含Na、K、Li等堿金屬的硅氧化物，氧化鋁(Al2O3)，氧化鈦(TiO2)或氧化鋯(ZrO2)等。
在形成這些層時，例如可采用涂布膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽(硅酸鈉)溶液，然后干燥，并對所獲得的涂膜進行加熱處理(烘烤)的方法。通過涂布、干燥膠體二氧化硅溶液，并施行加熱處理，便可形成二氧化硅(SiO2)粒子層。此外，在涂布Na硅酸鹽并干燥且施行加熱處理的方法中，將形成堿硅酸鹽玻璃(Na2O·nSiO2)層。
此外，也可以選自Si、Ti、Zr的至少1種的元素的醇鹽為起始物質，并利用溶膠-凝膠法，形成含選自SiO2、TiO2、ZrO2的至少1種氧化物的膜。例如，使乙基硅酸鹽或甲基硅酸鹽等醇鹽在以有機溶劑為溶劑的溶液中水解、經(jīng)縮聚而獲得低聚物，將含有此低聚物的溶液進行涂布、干燥，再對涂膜施行加熱處理(烘烤)，便可形成SiO2膜。
此外，用含有選自Si、Ti、Zr的至少2種元素的復合氧化物構成第1處理層，便可抑制發(fā)光亮度的降低，且可將金屬背面層的接合力提升至最大極限。此時，第1處理層中的各成分的含有比率，分別依形成氧化物(SiO2、TiO2、ZrO2)時的重量比率表示，將二氧化硅設定為x1％、將氧化鈦設定為y1％、將氧化鋯設定為z1％時，以下的關系式最好全部成立70≤x1+y1＜100x1+0.5y1≤80x1+y1+z1＝100其中，x1＞0、y1＞0、z1＞0。
實施方式1中，在含有此種無機氧化物的第1處理層4上還由Al膜這樣的金屬膜形成金屬背面層5。在形成金屬背面層5時，例如采用在利用旋涂法而由硝化纖維素等有機樹脂形成的較薄的膜上真空蒸鍍Al等金屬膜，再于約400～450℃的溫度下進行加熱處理(烘烤)，將有機物進行分解·去除的方法。
在實施方式1中，因為于熒光體層3上設置了含有二氧化硅(SiO2)，含Na、K、Li這樣的堿金屬的硅氧化物，氧化鋁(Al2O3)，氧化鈦(TiO2)，氧化鋯(ZrO2)這樣的無機氧化物的第1處理層4，并于其上形成了金屬背面層5，因此金屬背面層5與下層間的接合強度將變大，在施加了電場的情況下，也不易發(fā)生金屬背面層5剝落的現(xiàn)象。所以，不易引起異常放電，具有優(yōu)越的耐電壓特性。
其次，針對本發(fā)明的實施方式2進行說明。
實施方式2的附有金屬背面的熒光面如圖2所示，在金屬背面層5上形成了第2處理層6。此外，其余部分的構造均如同實施方式1，因此便省略說明。
構成第2處理層6的材料可例舉與第1處理層4相同的無機氧化物。此外，與第1處理層4的形成同樣操作而形成第2處理層6。另外，在第2處理層6的形成中，亦可使用Si靶，一邊對真空容器內(nèi)導入氧氣一邊利用濺射法噴鍍形成SiOx層。
在實施方式2中，除了于熒光體層3上形成含有二氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)、氧化鋯(ZrO2)等無機氧化物的第1處理層4之外，因為亦于金屬背面層5上形成含上述無機氧化物的第2處理層6，因此進一步提升了金屬背面層5的接合強度。所以，更加不易發(fā)生金屬背面層5剝落的現(xiàn)象，可防止發(fā)生異常放電。
因此，同時在熒光體層3上形成第1處理層4，在金屬背面層5上形成第2處理層6，并使其最適化，便可增加金屬背面層5的接合力，并可有效地提升耐電壓特性。
本發(fā)明的實施方式3如下所示，經(jīng)由2階段的涂膜形成步驟而形成第1處理層。
即，首先在熒光體層上涂布膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽溶液這樣的以水為溶劑的涂布液，并干燥，形成作為有機溶劑屏障的下層涂膜之后，再于此下層涂膜上涂布含有Si等的醇鹽水解、使其縮聚而形成的低聚物的混合液這樣的以有機溶劑為溶劑的涂布液，并干燥，可形成上層涂膜。然后，對層積著下層涂膜與上層涂膜的涂膜整體進行加熱處理(烘烤)，形成由無機氧化物所構成的處理層。這樣便可抑制因有機溶劑的附著而造成的熒光體劣化，以防止亮度降低。
其次，作為本發(fā)明的實施方式4的將附有金屬背面的熒光面設定為陽極電極的FED如圖3所示。
此FED通過將具有上述實施方式1的附有金屬背面的熒光面M的面板7與具有排列呈矩陣狀的電子釋放元件8的背面板9、隔著1mm～數(shù)mm左右的狹窄間隙對向配置，并在面板7與背面板9之間施加5～15kV的高電壓而構成。圖中符號10是指支承框(側壁)。
雖然面板7與背面板9的間隙極狹窄，在它們之間容易引發(fā)放電(破壞絕緣)，但是在此FED中，因為金屬背面層的接合強度較大，不易產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，因此不易產(chǎn)生形成放電觸發(fā)的突起部。所以，可抑制放電現(xiàn)象的發(fā)生，大幅提升耐壓特性。
在本發(fā)明的附有金屬背面的熒光面中，因為在熒光體層上形成了含有選自二氧化硅、含堿金屬元素中的1種或2種以上的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第1處理層，再于其上形成了金屬背面層，因此含上述無機氧化物的層與金屬背面層的接合強度較大，不易隨電壓施加而發(fā)生金屬背面層剝落的現(xiàn)象。所以，耐電壓特性優(yōu)越，不易引發(fā)異常放電現(xiàn)象。此外，因為可提高電子束加速電壓，因此可獲得發(fā)光亮度較高的圖像顯示裝置。
以下，對本發(fā)明的具體實施例進行說明。在以下的實施例中，所有的％都是指重量％。
實施例1利用固形成分濃度經(jīng)過調整的膠體二氧化硅涂布液與固形成分濃度同樣進行過調整的Na硅酸鹽涂布液，在熒光體層上形成涂膜，并研究熒光體層與金屬背面層間的接合力和放電發(fā)生間的相關關系。試樣的制作順序如下所示。
首先，在長10cm×寬10cm的鈉玻璃基板上，利用漿料法形成藍色熒光體層。
其次，通過旋涂法，將利用純水稀釋將固形成分濃度分別調整為2％、5％、10％、20％的膠體二氧化硅溶液及同樣地濃度經(jīng)過調整的Na硅酸鹽(水玻璃)液涂布在上述熒光體層上，形成涂膜。此外，為求比較，準備在熒光體層上未形成上述涂膜的試樣。
然后，在以上形成的涂膜上，利用公知的涂料法施行成膜處理而形成有機被膜，再于此有機被膜上蒸鍍Al，形成膜厚100nm的Al膜。然后，在430℃下施行30分鐘的烘烤處理，將有機成分進行分解、去除。這樣便在熒光體層上形成由無機氧化物所構成的第1處理層。
再者，利用膠體二氧化硅溶液所形成的涂膜，最后藉由烘烤處理而形成由二氧化硅(SiO2)粒子所構成的層。同樣，由Na硅酸鹽溶液形成的涂膜成為Na的堿硅酸鹽玻璃(Na2O·nSiO2)粒子形成的層。
其次，對以上制成的附有金屬背面的熒光面試樣的金屬背面層的接合力，依下述方式進行評價。首先，在厚20μm的聚乙烯薄膜上，利用棒涂機涂布醋酸乙烯的甲苯溶液(固形成分濃度1％、2％、4％)，經(jīng)干燥而制得接合力不同的3種粘著片。
將這些粘著片切成1cm×1cm見方的小塊，將粘著面配置成接觸到各試樣的金屬背面層(Al膜)表面的狀態(tài)。其次，利用橡膠輥以3kgf的荷重進行壓接之后，剝?nèi)≌持?。然后，研究Al膜對剝離的粘著片的粘著面的附著程度，并打分。粘著面上完全未附著Al膜的情況為4分，附有小片狀剝離的少量Al膜的情況為3分，從試樣剝落一半左右的Al膜并附著于粘著面的情況為2分，Al膜幾乎全部剝落的情況為1分，Al膜完全剝落的情況為0分，利用粘著力不同的3種粘著片的總計分數(shù)(滿分12分)進行評價。
通過上述方法評價金屬背面層的接合力的結果分別如圖4與圖5的曲線a所示。圖4所示是膠體二氧化硅溶液的固形成分濃度與接合力的評價分數(shù)間的關系，圖5所示是Na硅酸鹽(水玻璃)溶液的固形成分濃度與接合力的評價分數(shù)間的關系。
由圖4與圖5中得知，在膠體二氧化硅溶液與Na硅酸鹽溶液的涂布中，任何情況均是涂布液中的固形成分濃度越高，則第1處理層與金屬背面層間的接合力越大。但是，若固形成分濃度超過某數(shù)值以上的話，則隨濃度增加所產(chǎn)生的接合力增加效果將達飽和。
其次，針對相同試樣，依下述所示施行耐電壓特性評價。即，將依上述方法所制得的附有金屬背面的熒光面試樣與在鈉玻璃板上利用蒸鍍形成了ITO膜的基板配置成ITO蒸鍍面與附有金屬背面的熒光面對置的狀態(tài)，并將它們的間隙保持為2mm。接著，將氣氛設定為約1×10-5Pa的真空，并將附有金屬背面的熒光面設為陽極，將ITO膜設為陰極，接通直流電源，制得模擬電子束加速裝置。
在此種電子束加速裝置中，以0.1kV/秒的速度在電極間設定電位差，測定放電所引發(fā)的電壓Va。對1種熒光面測定數(shù)十個Va之后，將從Va平均值減掉3倍標準偏差σ后的電壓(Va-3σ)作為試樣的極限保持電壓。
依上述方法評價試樣的耐壓特性，其結果分別如圖6與圖7的曲線a所示。圖6所示是膠體二氧化硅溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系，圖7所示是Na硅酸鹽溶液的固形成分濃度與極限保持電壓間的關系。
由圖6與圖7得知，在膠體二氧化硅溶液與Na硅酸鹽溶液的涂布中，任何情況均是涂布液中的固形成分濃度越高，則試樣的極限保持電壓越高。但是，若固形成分濃度超過某數(shù)值以上的話，則隨濃度增加所產(chǎn)生的極限保持電壓增加效果將達飽和。
再者，由圖4～7可確認，金屬背面層的接合力越大，極限保持電壓越高，不易引發(fā)異常放電現(xiàn)象。
實施例2對在金屬背面層上形成涂膜與金屬背面層的接合力及耐電壓特性間的關系進行如下研究。
即，在實施例1所制得的各試樣的金屬背面層(Al膜)上，利用噴涂法涂布通過純水稀釋將固形成分濃度分別調整為2％、5％、10％、20％的膠體二氧化硅溶液及同樣地固形成分濃度經(jīng)過調整的Na硅酸鹽溶液，形成涂膜。然后，在430℃下施行30分鐘的烘烤處理，在金屬背面層上形成由無機氧化物所構成的第2處理層。
其次，對以上所制得的試樣的接合力與耐電壓特性，如同實施例1進行測定并評價。評價接合力的結果分別如圖4的曲線b～e及圖5的曲線b～e所示。測定極限保持電壓的結果分別如圖6的曲線b～e及圖7的曲線b～e所示。
另外，圖4的曲線b及圖6的曲線b表示利用膠體二氧化硅溶液在熒光體層上形成第1處理層，同時利用固形成分濃度2％的膠體二氧化硅溶液在Al膜上形成第2處理層時的測定結果，同樣地，熒光體層上的涂布液為膠體二氧化硅溶液，且Al膜上的涂布液為5％、10％、20％的膠體二氧化硅溶液時的測定結果分別如圖4與圖6的曲線c、曲線d、曲線e所示。
此外，圖5的曲線b及圖7的曲線b表示利用Na硅酸鹽溶液在熒光體層上形成第1處理層，同時利用固形成分濃度2％的Na硅酸鹽溶液在Al膜上形成第2處理層時的測定結果，同樣地，熒光體層上的涂布液為Na硅酸鹽溶液，且Al膜上的涂布液為5％、10％、20％的Na硅酸鹽溶液時的測定結果分別如圖5與圖7的曲線c、曲線d、曲線e所示。
由圖4～7的各圖可知，未在熒光體層上形成第1處理層，而僅在Al膜上形成第2處理層的話，將無法獲得金屬背面層的接合力增加，且提升耐電壓特性的效果。在熒光體層上形成第1處理層，同時在Al膜上形成第2處理層時，藉由第1處理層與第2處理層的相乘效果，金屬背面層的接合力將進一步增加，并提升耐電壓特性。此外，熒光體層上所涂布的溶液(膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽溶液)的固形成分濃度越高，則接合力提升的相乘效果將越大。
實施例3考慮在Al膜上形成第2處理層的目的是否是利用該處理層對存在于Al膜上的針孔等微小缺陷等進行修補。為檢驗此事，采用預先在Al膜上附有傷痕的試樣，對其施行與實施例2相同的試驗，并測定、評價耐電壓特性(極限保持電壓)。測定結果分別如圖8的曲線a～e及圖9的曲線a～e所示。
將熒光體層上所涂布的溶液為膠體二氧化硅溶液、且未對Al膜上施行涂布處理的情況圖示于圖8的曲線a，同樣地將熒光體層上所涂布的溶液為膠體二氧化硅溶液、且Al膜上所涂布的溶液分別為固形成分濃度2％、5％、10％、20％的膠體二氧化硅溶液的情況分別圖示于圖8的曲線b、曲線c、曲線d、曲線e。
此外，將熒光體層上所涂布的溶液為膠體二氧化硅溶液、且未對Al膜上施行涂布處理的情況圖示于圖9的曲線a，同樣地將熒光體層上所涂布的溶液為Na硅酸鹽溶液、且Al膜上所涂布的溶液分別為固形成分濃度2％、5％、10％、20％的Na硅酸鹽溶液的情況分別圖示于圖9的曲線b、曲線c、曲線d、曲線e。
通過將圖8與圖6進行比較，同時將圖9與圖7進行比較，得知當Al膜附有傷痕時，在熒光體層上形成第1處理層導致耐電壓提升效果降低。但是，通過在熒光體層上形成第1處理層，同時在Al膜上再形成第2處理層，則耐電壓特性的提升效果將恢復至無傷痕時的相同程度。
其次，為研究附有金屬背面的熒光面的極限保持電壓下限值，使驅動電壓(陽極電壓)在5～15kV的范圍內(nèi)變化，并測定作為金屬背面層的Al膜的膜厚與發(fā)光亮度(相對亮度)間的關系。測定結果如圖10所示。
圖10的各曲線分別表示陽極電壓為5kV、7kV、10kV及15kV時的測定結果。驅動電壓越低，發(fā)光亮度中出現(xiàn)越明顯的峰值，該峰值出現(xiàn)在Al膜膜厚為50nm左右處。將Al膜厚設定為50nm左右時，在驅動電壓未滿3kV的情況下，電子束將不易通過金屬背面層，熒光體幾乎未發(fā)光。所以，可知在金屬背面式的熒光面中，若極限保持電壓不在3kV以上，則將無法形成為熒光面。
使作為涂布液的膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽溶液中的固形成分濃度與由這些涂布液所形成的第1或第2處理層中的無機氧化物的含量成比例。所以，從上述涂布液中的固形成分濃度的最佳范圍，便可求得第1或第2處理層中的無機氧化物的含量的最佳范圍。
首先，在試樣的Al膜形成面上利用手指壓貼粘貼帶。然后，剝?nèi)≌迟N帶，分離為較Al膜的下層(分解試樣-1)與含Al膜的較Al膜的上層(分解試樣-2)。然后，分別利用酸進行分解，并利用ICP-AES法施行元素分析。
對于分解試樣-1，利用下述方法求取熒光體單位面積的重量。首先，求得所使用藍色熒光體母體成分Zn的重量，然后換算為ZnS，作為熒光體重量。接著，求得作為第1處理層成分的Si重量，再換算為SiO2，作為第1處理層重量。
這樣，可知在第1處理層中的無機氧化物含量(單位面積，下同)相對于熒光體層中的熒光體的單位面積的含量為2～20％時，獲得具3kV以上的極限保持電壓的附有金屬背面的熒光面，可將此作為薄型顯示裝置的熒光面使用。
在Al膜上還形成處理層(第2處理層)時采用相同的手法，求取分解試樣-2中的SiO2重量，結果可知通過將第2處理層中的無機氧化物含量換算為熒光體層上的金屬背面層的單位面積的成分重量，即設定為4～40μg/cm2，便可進一步提高極限保持電壓。若第2處理層中的無機氧化物超過4～40μg/cm2，則極限保持電壓的提升效果將達飽和，無法獲得更高的改善效果。
實施例4首先，依如下方式調制含有各種醇鹽水解并縮聚而形成的低聚物的混合液。作為醇鹽，使用原硅酸乙酯(四乙氧基硅烷)、鈦酸四乙酯(四乙氧基鈦)及四正丁氧基鋯中的至少1種，分階段實施對應于所用醇鹽數(shù)的水解，調制出混合了低聚物的涂布液。
即，在第1醇鹽中添加適量的乙醇、硝酸、純水，并經(jīng)數(shù)十分鐘攪拌后，再于其中添加適量的第2醇鹽與純水，并攪拌數(shù)十分鐘。當使用第3醇鹽時，將其適量與水一起添加，并再攪拌數(shù)十分鐘。然后，將溶液升溫至50℃，經(jīng)攪拌適當時間后再添加適量純水，于50℃攪拌適當時間。然后，降溫至室溫左右，添加IPA(異丙醇)稀釋3～5倍以抑制凝膠化，形成涂布液。另外，除醇鹽以外的構成材料和攪拌時間、稀釋濃度等條件，均根據(jù)醇鹽的配比量而進行適當調整。
利用噴霧法在熒光體層上涂布經(jīng)由以上步驟調制的含2種以上低聚物的混合液以取代膠體二氧化硅溶液與Na硅酸鹽溶液，形成涂膜。然后，在以上形成的涂膜上，利用公知的涂料法施行成膜處理而形成有機被膜，再于此有機被膜上蒸鍍Al，形成膜厚100nm的Al膜。接著，在430℃下施行30分鐘的烘烤處理，將有機成分進行分解、去除。然后，在此Al膜上，根據(jù)需要采用上述混合液形成涂膜，并對此涂膜施行烘烤處理。
這樣便在熒光體層上與Al膜上形成以各種比率(重量比)含有SiO2成分、TiO2成分及ZrO2成分的復合氧化物層。另外，在涂布混合液時，調整混合液的固形成分濃度與涂布厚度，使通過加熱處理而最終形成的無機氧化物整體的單位面積的含量為下層的熒光體含量的10％。
此外，研究調整為各配比而獲得的附有金屬背面的熒光面的試樣的配比量與接合力間的關系，其結果如圖11所示。圖11所示是對應于SiO2與TiO2比率的接合力，比率的剩余部分為ZrO2的比率。圖中，區(qū)域A是接合力低于8分、單獨使用膠體二氧化硅或Na硅酸鹽等的情況與接合力未改變的區(qū)域，區(qū)域B是接合力為8～10分、稍微提升的區(qū)域，區(qū)域C是接合力為滿分12分的區(qū)域。
如圖11所示，TiO2、ZrO2的比率越高，則接合力將越加提升。若依近似數(shù)學式表示，則將SiO2設定為x％、將TiO2設定為y％、將ZrO2設定為z％時，在下式全部成立的區(qū)域中，可以說接合力將進一步提升。
x+y＜100x+0.5y≤80x+y+z＝100其中，x＞0、y＞0、z＞0然后，同樣研究極限保持電壓，結果獲得幾乎與上述接合力相關的性狀成比例的關系。區(qū)域A的極限保持電壓未滿6kV，區(qū)域B的極限保持電壓為6～9kV，區(qū)域C的極限保持電壓為9～12kV。
此外，因為作為ZrO2成分的Zr的原子序號較大，可能使電子束穿透率降低，因此對上述試樣的亮度下降率進行研究。
測定依下述方式進行。亮度測定裝置的簡單構造如圖12所示。圖中符號11是內(nèi)藏試樣的真空腔兼接地，12是真空泵，13是試樣取出蓋，14是亮度測定用玻璃窗，15是偏向軛，16是CRT用電子槍，17是電子槍大氣阻斷裝置，18是陽極供給端子。
首先，將試樣在真空腔內(nèi)配置成金屬背面層成為電子槍側的狀態(tài)，將金屬背面層與陽極端子連接。為了不因金屬背面層成膜而引發(fā)放電現(xiàn)象，將電子槍與試樣的間隙設定為30cm。使真空腔內(nèi)形成1×10-5Pa左右的真空，并通過規(guī)定的陽極電壓驅動電子槍、偏向軛，從亮度測定玻璃窗測定亮度。測定結果如圖13所示。
圖13所示是相對于SiO2與TiO2比率的亮度降低率的分布(陽極電壓5kV)，比率剩余部分為ZrO2的比率。圖中，區(qū)域A是亮度降低率在30％以上的無法供實用的區(qū)域，區(qū)域B是亮度降低率在10％以上且未滿30％的實用程度的區(qū)域，區(qū)域C是亮度降低率未滿10％且亮度特別好的區(qū)域。
如圖13所示，ZrO2比率越高亮度降低率越大。若依近似數(shù)學式表示，則將SiO2設定為x％、將TiO2設定為y％、將ZrO2設定為z％時，在下式全部成立的區(qū)域中，可維持實用程度的亮度特性。
70≤x+y＜100
x+y+z＝100其中，x＞0、y＞0、z＞0總結上述結果，因為在亮度實用區(qū)域可有效地應用含Si、Ti、Zr這3成分的復合金屬氧化物膜的接合力的高性能，因此只要在上述各區(qū)域的合成區(qū)域中決定配比。將其圖示為圖14的區(qū)域A0。若依近似數(shù)學式表示，則將SiO2設定為x％、將TiO2設定為y％、將ZrO2設定為z％時，在下式全部成立的區(qū)域中，可維持實用程度的亮度特性，且可提升接合力與極限保持電壓。
70≤x+y＜100x+0.5y≤80x+y+z＝100其中，x＞0、y＞0、z＞0在上述組成范圍內(nèi)，進一步在金屬背面層上形成第2處理層并施行試驗，結果發(fā)現(xiàn)與采用了膠體二氧化硅的情況出現(xiàn)相同的傾向，也具有相乘效果。在上述合成區(qū)域的范圍中，將獲得極限保持電壓最大達20kV的試樣。
此外，在熒光體層上設置利用溶膠-凝膠法，將烷醇硅與烷醇鈦進行水解并使其縮聚而獲得的SiO2成分與TiO2成分依規(guī)定比率結合為矩陣狀的氧化物(以下表示為SiO2·TiO2復合型氧化物)時，可獲得接合力與耐電壓特性的提升效果。此外，將SiO2·TiO2復合型氧化物設置于熒光體層上時，將更加提升金屬背面層的接合力與耐電壓特性。
在設置了2種以上的成分復合的氧化物的試樣中，ZrO2成分的含有率越高，則接合力與耐電壓特性的提升效果將越大。
再者，關于Al膜上的處理，可獲得與利用膠體二氧化硅溶液與Na硅酸鹽溶液進行處理時相同的效果。即，在熒光體層上利用混合液施行處理，同時亦對Al膜上施行處理時，可藉由它們的相乘效果，更進一步增加金屬背面層的接合力，并提升耐電壓特性。
實施例5通過在熒光體層上與Al膜上形成無機氧化物層，預測到電子束穿透率降低，且亮度特性劣化，因此，利用與前述同樣的方法，對實施例1、2及實施例4中分別制作的附有金屬背面的熒光面的試樣進行陽極電壓5kV時的發(fā)光亮度的測定。表示從測定結果獲得的金屬背面層的接合力與亮度降低間的關系示于圖15。
圖中曲線f表示涂布膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽溶液時的亮度劣化的情況。不管在何種組合之下，幾乎都獲得相同的結果。達到接合力飽和濃度時亮度劣化較少，如果在接合力飽和點進行涂布，則在實用上應該無問題。
圖中曲線g表示以SiO220％、TiO270％、ZrO210％的比率的試樣施行涂布時的亮度劣化的情況，曲線h表示以SiO215％、TiO260％、ZrO225％的比率的試樣施行涂布時的亮度劣化的情況。
雖然隨濃度的改變接合力也將產(chǎn)生變化，但是若觀察曲線g的變化，則可知亮度劣化并未依存于接合力，而是同樣地約劣化7％左右的亮度。所以，是否可認為熒光體層因溶膠凝膠液的溶劑而發(fā)生溶解并變形，因而施行下述試驗。
首先，將作為水溶劑的Na硅酸鹽溶液進行涂布并干燥，然后分別改變濃度，調制SiO220％、TiO270％、ZrO210％的比率的試樣，以及SiO215％、TiO260％、ZrO225％的比率的試樣，涂布這些不同接合力的溶液。再次評價亮度，涂布SiO220％、TiO270％、ZrO210％的比率的溶液時的亮度如曲線i所示。涂布SiO215％、TiO260％、ZrO225％的比率的溶液時的亮度如曲線j所示，分別抑制了亮度劣化現(xiàn)象。
如該圖所示，在熒光體層上與在Al膜上均利用膠體二氧化硅溶液或Na硅酸鹽溶液的涂布而形成由無機氧化物構成的層的試樣，相對于金屬背面層接合力的提升程度，發(fā)光亮度降低程度將變大。對應于此，具備含有醇鹽加水分解并聚合而形成的低聚物的混合液獲得的無機氧化物層的試樣，相對于接合力提升的亮度降低程度將變小。
具有含TiO2成分的無機氧化物層的試樣的發(fā)光亮度降低較少，特別是形成SiO2·TiO2復合型氧化物層的試樣，具有優(yōu)越的亮度特性。此外，具有SiO2·TiO2復合型氧化物層的試樣，其金屬背面層的接合力將獲大幅改善。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明可獲得金屬背面層的接合強度較大、不易因電壓施加而發(fā)生金屬背面層的剝落的熒光面。所以，因為耐電壓特性優(yōu)越且不易引發(fā)異常放電現(xiàn)象，因此可提高電子束加速電壓，可獲得高電壓驅動且發(fā)光亮度較高的薄型顯示裝置。
權利要求
1.附有金屬背面的熒光面，它是在面板內(nèi)面至少具有熒光體層與金屬背面層的熒光面，其特征在于，在上述熒光體層上形成含有選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第1處理層，并在其上形成金屬背面層。
2.如權利要求1所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第1處理層中的前述氧化物含有堿金屬元素的1種或2種以上。
3.如權利要求1所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第1處理層中的前述氧化物的含量(對應于單位面積，下同)對應于前述熒光體層中的前述熒光體的含量為2～20重量％(以下簡稱為％)。
4.如權利要求1所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第1處理層分別含有二氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)及氧化鋯(ZrO2)。
5.如權利要求4所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第1處理層中的硅、鈦及鋯各元素的含有比率若分別以形成氧化物時的重量比率表示，則將二氧化硅設定為x1％、將氧化鈦設定為y1％、將氧化鋯設定為z1％時，下式全部成立70≤x1+y1＜100x1+0.5y1≤80x1+y1+z1＝100其中，x1＞0、y1＞0、z1＞0。
6.如權利要求1所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述金屬背面層上還具備含選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第2處理層。
7.如權利要求6所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述氧化物含有堿金屬元素的1種或2種以上。
8.如權利要求6所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述氧化物的含量，作為前述熒光體層上的金屬背面層的單位面積的成分重量為4～40μg/cm2。
9.如權利要求1所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述金屬背面層上還具備含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第2處理層。
10.如權利要求9所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述無機氧化物的含量，作為前述熒光體層上的金屬背面層的單位面積的成分重量為4～40μg/cm2。
11.如權利要求6所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層分別含有二氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)及氧化鋯(ZrO2)。
12.如權利要求11所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的硅、鈦及鋯各元素的含有比率若分別以形成氧化物時的重量比率表示，則將二氧化硅設定為x2％、將氧化鈦設定為y2％、將氧化鋯設定為z2％時，下式全部成立70≤x2+y2＜100x2+0.5y2≤80x2+y2+z2＝100其中，x2＞0、y2＞0、z2＞0。
13.附有金屬背面的熒光面，它是在面板內(nèi)面至少具有熒光體層與金屬背面層的熒光面，其特征在于，在上述熒光體層上形成含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第1處理層，并在其上形成金屬背面層。
14.如權利要求13所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第1處理層中的前述無機氧化物的含量對應于前述熒光體層中的前述熒光體的含量為2～20％。
15.如權利要求13所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述金屬背面層上還具備含有選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第2處理層。
16.如權利要求15所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述氧化物含有堿金屬元素的1種或2種以上。
17.如權利要求15所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述無機氧化物的含量，作為前述熒光體層上的金屬背面層的單位面積的成分重量為4～40μg/cm2。
18.如權利要求13所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述金屬背面層上還具備含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第2處理層。
19.如權利要求18所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的前述無機氧化物的含量，作為前述熒光體層上的金屬背面層的單位面積的成分重量為4～40μg/cm2。
20.如權利要求15所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層分別含有二氧化硅(SiO2)、氧化鈦(TiO2)及氧化鋯(ZrO2)。
21.如權利要求20所述的附有金屬背面的熒光面，其特征還在于，前述第2處理層中的硅、鈦及鋯各元素的含有比率若分別以形成氧化物時的重量比率表示，則將二氧化硅設定為x2％、將氧化鈦設定為y2％、將氧化鋯設定為z2％時，下式全部成立70≤x2+y2＜100x2+0.5y2≤80x2+y2+z2＝100其中，x2＞0、y2＞0、z2＞0。
22.附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征在于，包括在面板內(nèi)面形成熒光體層的步驟；在前述熒光體層上形成含有選自硅、鋁、鈦、鋯的1種或2種以上的元素的氧化物的第1處理層的步驟；以及在前述第1處理層上形成金屬背面層的步驟。
23.如權利要求22所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，前述第1處理層中的前述氧化物含有堿金屬元素的1種或2種以上。
24.附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征在于，包括在面板內(nèi)面形成熒光體層的步驟；在前述熒光體層上形成含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第1處理層的步驟；以及在前述第1處理層上形成金屬背面層的步驟。
25.如權利要求24所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，前述形成第1處理層的步驟包括在前述熒光體層上涂布以水為溶劑的主成分、含有通過加熱而生成前述無機氧化物的成分的溶液，然后干燥形成下層涂膜的步驟；在前述步驟中形成的下層涂膜上涂布以有機溶劑為溶劑的主成分、含有通過加熱而生成前述無機氧化物的成分的溶液，然后干燥形成上層涂膜的步驟；以及對層疊著前述下層涂膜與上層涂膜的涂膜施行加熱處理，形成以前述無機氧化物為主體的層的步驟。
26.如權利要求24所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，前述形成第1處理層的步驟包括使選自Si、Ti、Zr的至少1種元素的醇鹽在溶液中水解并聚合的步驟；涂布含有前述步驟所獲得的低聚物的溶液，干燥形成涂膜的步驟；以及對前述涂膜施行加熱處理，形成以無機氧化物為主體的層的步驟。
27.如權利要求24所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，還具備在前述金屬背面層上形成含有選自二氧化硅、含1種或2種以上的堿金屬元素的硅氧化物、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯的1種或2種以上的無機氧化物的第2處理層的步驟。
28.如權利要求27所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，前述形成第2處理層的步驟包括使選自Si、Ti、Zr的至少1種元素的醇鹽在溶液中水解并聚合的步驟；涂布含有前述步驟所獲得的低聚物的溶液，干燥形成涂膜的步驟；以及對前述涂膜施行加熱處理，形成以無機氧化物為主體的層的步驟。
29.如權利要求27所述的附有金屬背面的熒光面的形成方法，其特征還在于，在前述形成第2處理層的步驟中，利用濺射法，在Si靶的噴鍍時一邊導入氧一邊形成SiOx層。
30.圖像顯示裝置，其特征在于，具備面板，與前述面板對向配置的背面板，在前述背面板上形成的多個電子釋放元件，以及在前述面板上與前述背面板對向形成的、利用從前述電子釋放元件釋放的電子束而發(fā)光的熒光面；前述熒光面為權利要求1～21中任一項所述的附有金屬背面的熒光面。
全文摘要
本發(fā)明是在面板內(nèi)面(1)至少具有熒光體層(3)與金屬背面層(5)的熒光面，在熒光體層(3)上形成含有SiO
文檔編號H01J29/18GK1708824SQ20038010214
公開日2005年12月14日 申請日期2003年10月29日 優(yōu)先權日2002年10月29日
發(fā)明者田中肇, 伊藤武夫, 中澤知子, 稲村昌晃, 吉井正之 申請人:株式會社東芝