(57)【要約】【課題】表示画像の品位が高く、色再現性のよい画像が表示可能な画像表示装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】この発明の画像表示装置は、電子線源２１を保持した第１のガラス基板２０と、第１のガラス基板に所定間隔で対向され、励起エネルギーが供給されることで、所定の色の光を放出する複数の蛍光体領域３２〜３４が形成された第２のガラス基板３０と、第２のガラス基板の蛍光体領域を覆うとともに電子線源から電子線が供給されることで、所定波長の紫外線を放出する誘電体層３６と、誘電体層に積層され、電子線源からの電子線および誘電体層からの紫外線の少なくとも一方が供給されることで蛍光体領域から放射される光を第２のガラス基板の所定の方向の反射させるとともに、電子線源に対して掃引電圧を与える金属薄膜３７を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を密閉構造とする側壁と、を備え、
前記第２基板の前記蛍光体層には、前記蛍光体層を安定に固着させるとともに、表面を平滑化する誘電体を含み、前記電子線が照射されることで紫外線を放出する平滑化層と、前記蛍光体層において出力される前記光を前記第２基板の所定の方向の反射させる反射率の高い材質の薄層と、が設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記平滑化層は、ＺｎＯを含むことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記平滑化層の厚さは、２０〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記平滑化層の厚さは、１００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記平滑化層と前記蛍光体層との間に、前記第１基板または前記第２基板と同質の第３の基板が設けられていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記電子源が、前記第１の基板上に複数の電子放出素子が配設されたものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
基板上に、電子線および紫外線が衝突されることで予め決められた色の光を放射する複数の蛍光体層を所定形状および配列で設け、
個々の蛍光体層の形状および配列に対して、隣接する色の蛍光体層との間で光が洩れることを阻止する遮光部材を設け、
個々の蛍光体層の全域を多うことにより個々の蛍光体層の蛍光体粒子を固定するとともに、電子線が照射されることで所定波長の紫外線を出力する、誘電体の平滑層を設け、
平滑層上に、各蛍光体層から放射される光を所定方向に出射させる金属薄層を設ける
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
平滑化層は、ＺｎＯを含むことを特徴とする請求項７記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項９】
平滑化層は、２０〜２０００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項７または８記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
平滑化層は、１００〜１０００ｎｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項９記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
平滑化層と蛍光体層との間に、基板と同質の中間基板が設けられることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１２】
電子線を放出する放出源が、対向配置される別の基板上に設けられることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１３】
電子線源を保持した第１基板と、
前記第１基板に所定間隔で対向され、励起エネルギーが供給されることで、所定の色の光を放出する複数の蛍光体領域が形成された第２基板と、
前記第２基板の前記複数の蛍光体領域を覆うとともに、前記電子線源から電子線が供給されることで、所定波長の紫外線を放出する誘電体層と、
前記誘電体層に積層され、前記電子線源からの電子線および前記誘電体層からの紫外線の少なくとも一方が供給されることで前記蛍光体領域から放射される光を前記第２基板の所定の方向の反射させるとともに、前記電子線源に対して掃引電圧を与える金属薄膜と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１４】
前記誘電体層は、ＺｎＯを含むことを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記誘電体層の厚さは、２０〜２０００ｎｍであることを特徴とする請求項１２または１３記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置およびその製造方法に係わり、さらに詳しくは、真空容器内に、電子源と、この電子源から放出される電子線の照射により画像を表示する蛍光面と、を備えた画像表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
陰極線管（ＣＲＴ）に代わる画像表示装置として、電子放出素子（電子源）を平面状、かつマトリクス状に配列し、所定間隔で対向させた平面状の蛍光面（前面基板）に選択的に電子線を照射することにより、蛍光面から任意の色の光を出力させて画像を表示させる画像表示装置が開発されている。この種の画像表示装置は、フィールド・エミッション・ディスプレイと呼ばれている（以下、ＦＥＤと称する）。また、ＦＥＤのうち、電子源として表面伝導型エミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと呼称する）として区分されることもあるが、本願においては、ＳＥＤも含む総称として、ＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、上述した電子源側の基板と蛍光面側の基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、周知のＣＲＴと比較して厚さを薄くすることが可能で、ＬＣＤ装置のような平面表示装置と比較しても同等か、それ以下の厚さにできる。従って、軽量化の面でも、期待がされる。
【０００４】
また、ＦＥＤは、ＣＲＴ（陰極線管，ブラウン管として周知）やプラズマディスプレイと同様に、自己発光型であるため、表示画像の輝度が得やすい特徴がある。
【０００５】
前面基板の内面に設けられる蛍光面には、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の蛍光体が、所定の大きさ、かつ所定の順に配列されている。蛍光面の個々の蛍光体には、それぞれの蛍光体に所定の掃引電圧を与えるアノード電極が接続されている。
【０００６】
電子源側の基板には、任意の位置のエミッタと対向される蛍光面を発光させるための、予め特定されたエミッタから所定量の電子を放出させるための走査線および信号線がそれぞれ、マトリックス状に接続されている。
【０００７】
ＦＥＤにおいては、蛍光体から出力される画像光を前面基板の表示面（観測者からみた目視面）側に反射して画像の輝度高めるため、蛍光体上（組み立てた状態で、電子源側の基板と対向される側）に、金属材料の薄層であるメタルバック層が設けられる。
【０００８】
なお、メタルバック層は、電子源すなわちエミッタに対して、アノード（陽極）として機能する。
【０００９】
ところで、ＦＥＤにおいては、その構造上の特徴から、前面基板と電子源側の基板との間に、１０ｋＶ前後の高電圧が印加される。このため、メタルバック層（アノード電極）と電子源（エミッタ）との間で、１００Ａにも達する大きな放電電流の生じる放電（真空アーク放電）が生じやすいことが知られている。このため、メタルバック層を複数に分割し、抵抗部材を介在させた状態で共通電極（アノード電源）と接続することにより、アノードの高電圧を確保する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献１には、アノードとして機能するメタルバック層を任意数に分割することにより、放電の発生を抑制できることが報告されているが、実際には、前面基板と電子源側と基板との間の間隔、アノードに印加される電圧の大きさおよび経時変化等により、放電の発生を完全に抑止することは困難である。また、放電発生時の放電電流の大きさも抑制されつつあるが、画像の表示に影響を与えない程度の大きさの放電電流よりも大きな放電電流が流れることは避けられない問題がある。
【００１１】
このように、放電が生じることにより、電子放出素子（電子源側基板）や蛍光面（前面基板）の一部または全域が損傷を受けたり、放電により、特性が変化して表示画像の品位が低下することを低減することは、現時点では、まだ十分に改善されていない。
【００１２】
この発明の目的は、表示画像の品位が高く、色再現性のよい画像が表示可能な画像表示装置およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、電子線源を保持した第１基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第１基板に所定間隔で対向された第２基板と、前記第１基板および前記第２基板を密閉構造とする側壁と、を備え、前記第２基板の前記蛍光体層には、前記蛍光体層を安定に固着させるとともに、表面を平滑化する誘電体を含み、前記電子線が照射されることで紫外線を放出する平滑化層と、前記蛍光体層において出力される前記光を前記第２基板の所定の方向の反射させる反射率の高い材質の薄層と、が設けられていることを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【００１４】
また、この発明は、基板上に、電子線および紫外線が衝突されることで予め決められた色の光を放射する複数の蛍光体層を所定形状および配列で設け、個々の蛍光体層の形状および配列に対して、隣接する色の蛍光体層との間で光が洩れることを阻止する遮光部材を設け、個々の蛍光体層の全域を多うことにより個々の蛍光体層の蛍光体粒子を固定するとともに、電子線が照射されることで所定波長の紫外線を出力する、誘電体の平滑層を設け、平滑層上に、各蛍光体層から放射される光を所定方向に出射させる金属薄層を設けることを特徴とする画像表示装置の製造方法である。
【００１５】
また、この発明は、電子線源を保持した第１基板と、前記第１基板に所定間隔で対向され、励起エネルギーが供給されることで、所定の色の光を放出する複数の蛍光体領域が形成された第２基板と、前記第２基板の前記複数の蛍光体領域を覆うとともに、前記電子線源から電子線が供給されることで、所定波長の紫外線を放出する誘電体層と、前記誘電体層に積層され、前記電子線源からの電子線および前記誘電体層からの紫外線の少なくとも一方が供給されることで前記蛍光体領域から放射される光を前記第２基板の所定の方向の反射させるとともに、前記電子線源に対して掃引電圧を与える金属薄膜と、を有することを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蛍光体層（領域）は、電子源からの電子流と誘電体層からの紫外線とによりエネルギーが提供されて発光する。このことから、蛍光体層から放射される光の光量が増大される。従って、表示画像の画質および色再現性が向上される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１および図２に、この発明の実施の形態が適用されるＦＥＤ（フィールド・エミッション・ディスプレイ）の構造を示す。
【００１９】
ＦＥＤ１は、電子放出素子（電子源すなわちエミッタ）を有する電子源側基板（第１基板、以下リアパネルと呼称する）２と、リアパネル２に所定の間隔で対向され、エミッタからの電子線が照射されることで蛍光を出力する蛍光面側基板（第２基板、以下フェースプレートと呼称する）３とを有する。
【００２０】
リヤパネル２には、上述した電子放出素子すなわちエミッタが平面状、かつマトリクス状に、複数個配列されている。フェースプレート３には、リアパネル２の個々のエミッタと概ね対応され、加法混色の３原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の光を出力する蛍光体が、複数区画形成されている。
【００２１】
リアパネル２およびフェースプレート３は、それぞれ、所定面積が与えられた矩形状の背面（電子源側）ガラス基材２０と前面（蛍光面側）３０とを含み、それぞれの基材２０および３０の主要な部分すなわち表示領域相当部には、電子源（電子放出素子）と蛍光体（発光素子）とが所定数設けられている（図２参照）。
【００２２】
両基板２，３すなわち２枚のガラス基材２０，３０は、１〜２ｍｍのギャップ（間隔）で対向され、両基板２，３の周縁部に設けられた側壁４（図２参照）により、相互に接合されている。すなわち、ＦＥＤ１は、２枚の基板２，３（基材２０，３０）と側壁４とにより密閉構造の外囲器５となる。なお、外囲器５の内部は、例えば１０−４Ｐａ程度の真空度に維持される。リアパネル２およびフェースプレート３のガラス基材相互間には、外囲器５として組み立てられた状態でそれぞれに作用する大気圧に抗するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ６が配置されている。
【００２３】
フェースプレート３に用いられるガラス基材３０の一方の面、すなわち外囲器５として組み立てた際に内側に面する面には、上述したＲ，Ｇ，Ｂのそれぞれの蛍光体が所定の順に配列された蛍光面３１が設けられている。なお、蛍光面３１には、後段に詳述するが、アノード電極として機能する金属薄膜（メタルバック層）が設けられる。なお、電子源とアノード電極との間に、例えば１０〜１５ｋＶの掃引電圧が印加される。
【００２４】
蛍光面３１は、図３および図４に示すように、リアパネル２の個々のエミッタから放射される電子が衝突されることでＲ，Ｇ，Ｂの光を放出する３種類の蛍光体が、所定の面積および位置関係で配列された蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）と、それぞれの蛍光体層を区画するとともにマトリックス状に配列された光遮光層（ブラックマスク）３５を含む。なお、図示しないが、ここの蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）の境界部には、隣接する蛍光体層で発生される蛍光（出力）が洩れて回り込むことを防止することのできる遮光部材あるいは遮光部材を兼ねるスペーサ（絶縁性）が必要に応じて設けられてもよい。
【００２５】
各蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）は、フェースプレート３（ガラス基材３０）の長手方向を第１方向（Ｘ方向）、Ｘ方向（長手方向）と直交する幅方向を第２方向（Ｙ方向）とした場合、例えばＹ方向に延びたストライプ状に形成されている。なお、各蛍光体層Ｒ（３２），Ｇ（３３），Ｂ（３４）は、３色を１単位として配列される。
【００２６】
光遮光層３５は、例えばカーボンとバインダ材の混合物であって電気的に絶縁性を示す材料により形成される。なお、バインダ材の含有量は、例えば最大で８０％に規定されている。
【００２７】
光遮光層３５は、第１方向Ｘ（図３参照）には、蛍光体層Ｒ（３２），Ｇ（３３），Ｂ（３４）の３色を単位として、例えば８００区画（ライン）に区分可能に、所定のギャップ（間隔）で配列されている。なお、光遮光層３５は、個々の色の蛍光体層相互間すなわちＲとＧとの間、ＧとＢとの間のそれぞれにおいても、所定の幅（間隔）に設けられる。また、光遮光層３５は、第２方向Ｙ（図３参照）に、例えば６００区画（ライン）に区分可能に配列されている。換言すると、３色で１組の蛍光体層Ｒ（３２），Ｇ（３３），Ｂ（３４）は、それぞれ光遮光層３５の個々のラインより規定される区画の内側すなわち光遮光層３５が存在しない窓部（３５ａ）に、所定の順に配置されている。
【００２８】
リアパネル２に用いられるガラス基材２０の一方の面、すなわち外囲器５として組み立てた際に内側に面する面には、前に説明した通り、フェイスプレート３の個々の蛍光体層３２のそれぞれに、選択的に電子ビームを放出する複数のエミッタ（電子源）２１が設けられている。それぞれのエミッタ２１は、フェースプレート３に形成されたそれぞれの画素すなわち蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂからなる１単位に対応して、例えば８００列×３および６００行に配列されている。エミッタ２１は、図示しない走査線駆動回路および信号線駆動回路と接続されたマトリックス配線等により、駆動される。
【００２９】
蛍光面３１上であって、光遮光層３５により区画された各蛍光体層領域３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）を覆う全面には、図４に示すように、表面に凹凸が生じることのある蛍光体層３２，３３，３４を平滑化する平滑層３６を介して、アノード電極として機能する金属薄膜（メタルバック）層３７が形成されている。なお、本発明では、金属薄膜層をメタルバック層という用語を用いているが、この層は、アノードとして機能することが可能であれば、金属（メタル）に限定されるものではなく、種々の材料を使うことが可能である。
【００３０】
平滑層３６は、例えばＺｎＯあるいはＭｇＯ等の誘電体であり、蛍光面３１の全面に、概ね均一な厚さに、形成される。平滑層３６は、個々の蛍光体層にメタルバック層３７を形成する際に、メタルバック層として利用される金属または所定の導電性を示す材料が真空薄膜プロセス等により蛍光面３１に形成される際に、蛍光体層と接触しない面側の面を鏡面とするために有益である。なお、平滑層すなわち誘電体層３６の厚さは、例えば２０〜２０００ｎｍ（２μｍ）の範囲で、任意の厚さに設定できる。誘電体層３６の厚さは、好ましくは、１００〜１０００ｎｍの範囲、より好ましくは、５００ｎｍ±１００ｎｍの範囲の任意の厚さに設定できる。また、平滑層３６は、蛍光面３１の個々の蛍光体層３２〜３４をガラス基板３０に固定するためにも有益である。しかも、平滑層３６は、各蛍光体層３２〜３４を保護する保護層としても機能する。
【００３１】
また、蛍光面３１（蛍光体層領域３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ））と平滑層３６との間に、例えばガラス基材２０および３０に類似した（または同一の）基板（カバーガラス）を設け、カバーガラスに誘電体層（平滑層）３６を形成してもよい。この場合、平滑層３６の厚さは、カバーガラスの厚さを含んで、好適な厚さに規定される。
【００３２】
平滑層３６上には、蛍光面３１のそれぞれの蛍光体層領域３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）から出力される光を、出力面側すなわちフェースプレート３のガラス基材３０の外側（図２および図４のそれぞれにおいて、リアプレート２のガラス基材２０と反対側になる側）に反射する反射膜を兼ねるとともに、前に説明したアノード電極として機能する金属薄層すなわちメタルバック層３７が設けられている。
【００３３】
なお、メタルバック層３７は、図５に示すように、例えば六角形が最密充填されたような形状に形成される。すなわち、蛍光面３１（蛍光体層３２，３３，３４）との間には、誘電体層である平滑層３６が形成されているので、文献１に記載のあるような領域分割の方法および形状は、任意に設定できる。また、メタルバック層３７を形成する方法としても、例えばフォトリソグラフィ等の加工精度が得られやすい形成方法も利用可能である。従って、フェースプレート３とリアパネル２との間で、万一放電が生じた場合でも、その際の放電電流のピーク値を十分に抑制でき、放電によるダメージが低減される。
【００３４】
上述した画像表示装置においては、リアパネル２の電子源２１から出力された電子が、蛍光面３１の個々の蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）に衝突してそれぞれの蛍光体層から所定の色の光（蛍光）が出力されるに先だって平滑層すなわち誘電体層３６に衝突することにより、（誘電体層３６から）紫外線が放出される。この紫外線は、誘電体として、例えばＺｎＯを用いる場合、３１０ｎｍ近傍の波長を含むことから、各蛍光体を電子（電子線）により励起する場合に比較して、その効率が高い。従って、個々の蛍光体から発生される光の強度（この場合紫外線の量）は、電子線の量（電流密度）が同一であれば、可視光よりも多くなる。すなわち、輝度が向上される。
【００３５】
なお、蛍光面３１の蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）のそれぞれは、電子源２１から供給される電子線により励起されて発光するよう、その特性が最適化されているが、電子線から直接受けるエネルギーに加えて、紫外線からもエネルギーが供給されることになるため、トータルの発光量が増大される。
【００３６】
また、各蛍光体層に供給される総エネルギーが増大されることから、各蛍光体層が発光する際の色温度が高められる。これにより、色再現性も向上される。
【００３７】
以上説明したように本発明によれば、蛍光体層（領域）は、電子源からの電子流と誘電体層からの紫外線とによりエネルギーが提供されて発光する。このことから、蛍光体層から放射される光の光量が増大される。従って、表示画像の画質および色再現性が向上される。
【００３８】
なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】図２に示したＦＥＤにおける蛍光面の構成の一例を説明する平面図。
【図４】図２に示したＦＥＤの蛍光面の近傍を拡大して示す概略図。
【図５】図２および図４を用いて説明したアノード電極（金属薄膜）の形状および配列の一例を示す概略図。
【符号の説明】
【００４０】
１…画像表示装置、２…リアパネル（電子源側基板，第１基板）、３…フェースプレート（蛍光面側基板，第２基板）、４…側壁、５…密閉構造（外囲器）、６…スペーサ、２０…（電子源側）ガラス基材、２１…電子放出素子（エミッタ）、３０…（蛍光面側）ガラス基材、３１…蛍光面、３２…蛍光体層（Ｒ）、３３…蛍光体層（Ｇ）、３４…蛍光体層（Ｂ）、３５…光遮光層（ブラックマスク）、３６…平滑層（誘電体層）、３７…メタルバック層（金属薄膜、アノード）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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