(57)【要約】【課題】放電によるダメージを低減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にある。【解決手段】画像表示装置の前面基板２は、蛍光体層および遮光層２２を含む蛍光面６と、蛍光面に重ねて設けられた導電性薄膜からなるメタルバック層７とを有している。背面基板２には、蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子８が配置されている。メタルバック層は、遮光層と重なった領域に位置した不連続な導電性薄膜７ｂを有する。また、この導電性薄膜７ｂの上部には、接着剤を介してゲッタカット剤層１０３が転写されている。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層および遮光層を含む蛍光面層と、この蛍光面層に重ねて真空成膜されたメタルバック膜とを有した前面基板と、
前記前面基板と対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、
前記メタルバック膜は、前記遮光層に重なった領域では不連続部となるメタル薄膜を含み、
前記不連続部の上部にのみゲッタカット材層が接着剤層を介して形成されている、
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記不連続なゲッタカット材層上には、ゲッタ膜層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ゲッタカット材層と前記メタルバック膜の前記不連続部との間には、前記接着剤層と、ケミカルカット剤膜とが存在することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
蛍光体層および遮光層を含む蛍光面層とこの蛍光面層に重ねて成膜された導電性薄膜とを有した前面基板と、前記前面基板と対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法において、
前面基板上に蛍光体層、および遮光層を形成して蛍光面層とする工程と、
前記遮光層上部にゲッタカット層を形成する場合、別途用意したゲッタカット層を有するダミー基板から、前記ゲッタカット層を接着剤を用いて転写する工程と
を具備したことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項５】
前記蛍光面層を構成する工程では、前記遮光層上部で不連続となるメタルバック膜を形成する工程が含まれていることを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光面層を備えた画像表示装置、およびその製造方法に関し、特にゲッタ膜のカット層の形成方法と形成されたゲッタ膜の構造に特徴を有する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。ＦＥＤの内、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と称する）とも呼ばれているが、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、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【０００４】
前面基板の内面には赤、青、緑の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線および信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。
【０００５】
蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から出た電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光し映像が表示される。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のように構成されたＦＥＤにおいて、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、更に、蛍光体の上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を有する蛍光面を用いることが必要となる。
【０００８】
この場合、蛍光面に印加するアノード電圧は最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。しかし、前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜２ｍｍ程度に設定する必要がある。そのため、ＦＥＤでは、高いアノード電圧を蛍光面に印加すると、前面基板と背面基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。
【０００９】
放電が起こると、瞬間的に１００Ａ以上の電流が流れることがあり、電子放出素子や蛍光面の破壊あるいは劣化、さらには駆動回路の破壊を引き起こす可能性もある。これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶことにする。このような不良発生につながる放電は製品としては許容されない。したがって、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電によるダメージが発生しないように構成しなければならない。しかしながら、放電を長期間に渡って完全に抑制するのは非常に難しい。
【００１０】
一方、放電が発生しないようにするのではなく、放電が起きても電子放出素子ヘの影響を無視できるよう、放電の規模を抑制するという対策も考えられる。このような考え方に関連する技術として、例えば、特開２０００−３１１６４２号公報には、蛍光面に設けられたメタルバックに切り欠きを入れてジグザグなどのパターンを形成し、蛍光面の実効的なインダクタンス・抵抗を高める技術が開示されている。また、特開平１０−３２６５８３号公報には、メタルバックを分割或は分断する技術が開示されている。
【００１１】
これらの技術を適用する場合には、予め形成したメタルバックの一部領域を何らかの手段で取り除く必要がある。あるいは、メタルバックを形成する際に、例えばマスキングをおこなって所定の領域のみにメタルバックが分断して形成されるような製造方法とする必要がある。
【００１２】
また、真空度を長期に渡って維持するためにはパネルを封着後に排気するのではなく、真空チャンバー中で、通常ゲッタと呼ばれるガス吸着膜を蛍光面上に形成し、そのまま大気暴露することなく、前面基板と背面基板を封着するという方法が好適である。
【００１３】
このような場合、先のようにメタルバックを分断しても、今度は、ゲッタ膜が連続膜になってしまい、実質的にメタルバック層の分断効果がなくなってしまう。そこでゲッタ膜も分断することが必要となる。
【００１４】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、その目的は、放電の規模を小さくし、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化や回路の破壊を防止することが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にある。本発明では特に分断されたゲッタ層を形成するのに有効な製造方法及び画像表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明の一実施の態様では、蛍光体層および遮光層を含む蛍光面層と、この蛍光面層に重ねて真空成膜されたメタルバック膜とを有した前面基板と、前記前面基板と対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、前記メタルバック膜は、前記遮光層に重なった領域では不連続となるメタル薄膜を含み、前記不連続なメタル薄膜上部にのみゲッタカット材層が接着剤層を介して形成されている構成とする。
【００１６】
またこの発明の他の実施の態様では、蛍光体層および遮光層を含む蛍光面層とこの蛍光面層に重ねて成膜された導電性薄膜とを有した前面基板と、前記前面基板と対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた画像表示装置の製造方法において、前面基板上に蛍光体層、および遮光層を形成して蛍光面層とする工程と、前記遮光層上にゲッタカット層を形成する場合、別途用意したゲッタカット層を有するダミー基板から、前記ゲッタカット層を接着剤を用いて転写する工程とを有す製造方法とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成の画像表示装置及びその製造方法によれば、前記メタルバック層及びゲッタ膜層が、確実に不連続な薄膜に形成される。このため放電が発生した場合でもその規模を小さくすることができる。これにより、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性が向上した画像表示装置を得ることができる。また、アノード電圧が低いほど、蛍光体劣化が問題となるが、上記のようにアノード電圧を高く設定可能であることから、蛍光体劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、この発明を適用したＦＥＤの実施の形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板２、および背面基板１を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板２および背面基板１は、矩形枠状の側壁３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器４を構成している。
【００２０】
前面基板２の内面には蛍光面６が形成されている。この蛍光面６は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層とマトリックス状の黒色遮光層とで構成されている。蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。蛍光面６上には、アノード電極として機能するメタルバック層７が形成されている。表示動作時、メタルバック層７には所定のアノード電圧が印加される。
【００２１】
背面基板１の内面上には、蛍光体層を励起する電子ビームを放出する多数の電子放出素子８が設けられている。これらの電子放出素子８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。電子放出素子は図示しないマトリックス配線を介して駆動される。
【００２２】
また、背面基板１および前面基板２の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ１０が配置されている。
【００２３】
蛍光面６にはメタルバック層７を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子８から放出された電子ビームはアノード電圧により加速され蛍光面６に衝突する。これにより、対応する蛍光体層が発光し画像が表示される。
【００２４】
次に、上記ＦＥＤにおける蛍光面６およびメタルバック層７について詳細に説明する。なお、本発明ではメタルバック層という用語を用いているが、この層は、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。しかし本願においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００２５】
図３ないし図５に示すように、前面基板２の内面に設けられた蛍光面６は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および黒色遮光層２２を有し、電気的に絶縁性の材料で形成されている。黒色遮光層２２は、例えば、所定の隙間を置いて平行に並んだ多数のストライプ部２２ａおよび蛍光面６の周縁に沿って延びた矩形枠部２２ｂで形成されている。黒色遮光層２２は、例えば、カーボンおよびバインダの混合物を塗布することにより形成され、バインダの含有量は８０％以下に設定されている。これにより、黒色遮光層２２の表面、つまり、露出面は、１０μｍ以下のスケールの微細な凹凸形状となっている。また、赤、青、緑に発光する多数の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、黒色遮光層２２のストライプ部２２ａの間に形成されている。
【００２６】
メタルバック層７は、真空薄膜プロセスにより、蛍光面６のほぼ全面上に一括して形成されている。例えば、メタルバック層７は、真空雰囲気中で、蛍光面６上にアルミニウムを蒸着あるいはスパッタリングすることにより形成される。この際、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ上に直接成膜すると、蛍光体層の蒸着面は凸凹しているため、鏡面を形成することができない。そこで、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの表面をラッカーなどにより平滑化処理した後、メタルバック層７を成膜する方法が周知である。このラッカーによる平滑化処理は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂにのみ選択的に行い、黒色遮光層２２上の凹凸形状面は維持される。
【００２７】
メタルバック層７の内、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに重なった領域は電気的に連続したストライプ状の導電性薄膜７ａを構成している。これに対し、メタルバック層７の内、黒色遮光層２２に重なった領域は、メタルバック層７で不連続な導電性薄膜７ｂとして形成されている。すなわち、黒色遮光層２２とメタルバック層７との境界部分において、黒色遮光層の表面状態は凹凸状となっている。そのため、黒色遮光層２２上に蒸着法などでメタルバック層７を形成すると、凹凸によって蒸着されない影の部分が多数生じる。その結果、メタルバック層７の黒色遮光層２２と重なった領域は島状に独立した不連続な導電性薄膜７ｂとなり、電気的に分断された薄膜となる。
【００２８】
この場合、黒色遮光層２２上に位置した不連続な導電性薄膜７ｂは、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ上に位置した導電性薄膜７ａよりも高い抵抗値を有し、その差は、例えば、１０５Ω／□以上となっている。  
また、メタルバック層７は、このメタルバック層に通電するための端子部３１を含んで形成されている。メタルバック層７の膜厚は、電子ビームの透過能や膜強度を考慮すると、５０〜２００ｎｍ程度が好適である。
【００２９】
なお、本発明では、電気的に分断という表現を用いているが、一般に絶縁体といえでも抵抗値は無限大ではなく、厳密な意味で電気的に分断されるということはありえない。しかし、本願では、不連続膜になることで、連続膜の状態に比べ著しく抵抗が高くなることを、電気的に分断と表現している。
【００３０】
上記のように構成されたＦＥＤによれば、導電性薄膜としてのメタルバック層７は、黒色遮光層２２と重なった領域に電気的に不連続な導電性薄膜７ｂを有しているため、前面基板２と背面基板１との間で放電が生じた場合でもその際の放電電流を十分に抑制でき、放電によるダメージを回避することが可能となる。
【００３１】
これにより、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性が向上した画像表示装置を得ることができる。また、アノード電圧が低いほど、蛍光体劣化が問題となるが、上記のようにアノード電圧を高く設定可能であることから、蛍光体劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【００３２】
また、表面が凹凸形状に形成された遮光層を含む蛍光面６に真空成膜プロセスによってメタルバック層７を形成することにより、遮光層上に位置し電気的に不連続な領域を含むメタルバック層を蛍光面のほぼ全面上に一回の成膜プロセスにより一括して形成することができる。これにより、放電によるダメージが発生しない画像表示装置を低コストで製造することが可能となる。
【００３３】
上記の説明は、メタルバック層７を形成するときに、黒色遮光層２２上に位置した不連続な導電性薄膜７ｂを形成する一例を説明した。この不連続な導電性薄膜７ｂの形成方法は、種々可能である。
【００３４】
図６（Ａ）には、不連続な導電性薄膜７ｂを形成する他の例を示している。即ち、この例は、メタルバック層７（アルミニウム（Ａｌ））のうち、黒色遮光層２２上の層を、酸化させて、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜７ｃとすることで、高抵抗性にするというものである。酸化アルミニウム膜７ｃとするために、その上面には、ケミカルカット材膜５０が存在する。このような構成であっても、不連続な導電性部を有した、メタルバック層７を形成することができる。図６（Ａ）の例では、メタルバック層７の上に、ケミカルカット材膜５０を形成したが、図６（Ｂ）に示すように、ケミカルカット材膜５０を先に形成し、その上面にメタルバック層７を形成してもメタルバック層７の分断処理を行うことができる。
【００３５】
次に本発明の特徴部となる、ゲッタカット材層の構成技術について説明する。本発明では、ゲッタカット材層を得るのに、ダミー基板を用いて、確実にゲッタカットが得られるようにした。製造作業工程数は多くなるが、確実なゲッタカットを得ることで、製品の信頼性、製造上の容易性・信頼性を得ることができる。
【００３６】
図７を参照してゲッタカット材層を得るための工程を説明する。ダミー基板１０１上に剥離層１０２が形成される（工程（ａ））。さらに隔離層１０２の上面には、ゲッタカット材による層１０３が形成される（工程（ｂ））。このゲッタカット材層１０３の上にはレジスト膜１０４が形成される（工程（ｃ））。このレジスト膜１０４は、パターンニングにより、先のケミカルカット材膜５０が存在する個所に対応した位置が残される（工程（ｄ））。次にエッチング（等方性）により、ゲッタカット材層１０３が、エッチングされる（工程（ｅ））。エッチングの深さは、剥離層１０２が露呈する程度である。次に、残っているレジスト膜１０４が除去される（工程（ｆ））。この工程で得られた部品が表裏反転され、先のレジスト膜１０４が存在した位置に接着剤層１０５が形成される（工程（ｇ）、（工程（ｈ）））。
【００３７】
接着剤層１０５を有する基板が、工程（ｉ）では、図６で説明した部品と合体される。分断している接着剤層１０５が、対応して分断している酸化アルミニウム膜７ｃに接着される。その後、工程（ｊ）のように、剥離層１０２と、ダミー基板１０３が離脱される。これにより、ゲッタカット材層１０３が前面基板２側に形成される。つまり、導電性薄膜７ｂの上部には、接着剤を介してゲッタカット剤層１０３が転写されている。このゲッタカット材層１０３は、上記の製造方法により、物理的に確実に分断されている。
【００３８】
その他、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、前述した第１の実施の形態において、導電性薄膜としてメタルバック層の代わりにゲッタ膜を形成してもよい。また、第１および第２の実施の形態において、黒色遮光層は、単層に限らず、複数層を重ねて形成してもよい。
【００３９】
更に、各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【００４０】
以上述べたように、この発明によれば、前面基板と背面基板との間で放電が生じた場合でもその際の放電電流を十分に抑制でき、放電によるダメージを大幅に低減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ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】上記ＦＥＤにおける前面基板の蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図４】図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図。
【図５】上記蛍光面およびメタルバック層を拡大して示す断面図、およびその一部を更に拡大して示す断面図。
【図６】この発明に係るメタルバック層の分断処理を説明するために示した説明図。
【図７】この発明の特徴的な製造方法を説明するために示した説明図。
【図８】この発明の特徴部を説明するために示した断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１…背面基板、２…前面基板、３…側壁、４…真空外囲器、６…蛍光面、７…メタルバック層、７ａ、７ｂ…導電性薄膜、８…電子放出素子、２２…黒色遮光層、２２ａ…ストライプ部、２２ｂ…枠状部、５０…ケミカルカット材膜、６０…ゲッタ膜、１０３…ゲッタカット材層。
【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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【図６】
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【図７】
2006066201.tif 000009
【図８】
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