(57)【要約】【課題】輝度特性に優れた画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】蛍光体層１６及び該蛍光体層１６より厚みの薄い遮光層１７を含む蛍光面１５と、この蛍光面１５の蛍光体層１６に重ねて設けられたメタルバック層２０と、を有する前面基板１１と、前記前面基板１１に対向して配置されているとともに、前記蛍光体面に向けて電子を放出する電子放出素子１８が配置された背面基板１２と、を備え、前記蛍光体層１６と蛍光体層１６間に、輝度を向上させるための手段が施されていることを特徴とする画像表示装置。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層及び該蛍光体層より厚みの薄い遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面の蛍光体層に重ねて設けられたメタルバック層と、を有する前面基板と、
前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体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、
前記蛍光体層と蛍光体層間に、輝度を向上させるための手段が施されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
輝度を向上させるための手段は、前記蛍光体層と前記蛍光体層間の前面基板上に、前記遮光層を介して配置された白い抵抗材層であ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３】
輝度を向上させるための手段は、前記蛍光体層の側壁に配置された光反射膜であ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】
輝度を向上させるための手段は、前記蛍光体層と前記蛍光体層間の前面基板上に前記遮光層を介して配置された白い抵抗材層、及び前記蛍光体層の側壁に配置された光反射膜であ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５】
前記抵抗材層は、前記遮光層上に凹状に形成されていることを特徴とする請求項２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、画像表示装置に係り、特に、輝度の向上が改善可能な構造を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の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による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、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。このようなＦＥＤの内、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、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、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及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及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、緑にそれぞれ発光する蛍光体層を含む蛍光面が形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光面上にメタルバック層と呼ばれるアルミ薄膜が形成されている。さらに、真空外囲器の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着するために、ゲッタ層と呼ばれるガス吸着特性を持ったＢａ（バリウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）などの金属薄膜がメタルバック層上に蒸着されている。
【０００５】
背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させるための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、多数の走査線及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。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、蛍光体層及びメタルバック層を含む画像表示面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出され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、蛍光体が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、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。
【０００７】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を１〜２ｍｍ程度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、大幅な軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００８】
具体的な従来の画像表示装置としては、例えば特許文献１の段落［００１５］及び図１に示すように、フェースプレートの内面に赤、緑、青に夫々発光する蛍光体層が例えばストライプ状あるいはドット状に形成され、さらに前記蛍光体層間のフェースプレート内面に黒色着色層が形成されている構成のものが知られている。
【特許文献１】特開２００２−１２７０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の画像表示装置によれば、蛍光体層間のフェースプレート内面に、放電の必要空間を維持するとともに、放電及び蛍光体層の各画素の区分けを行うために黒色着色層が形成されているので、十分な輝度が得られないという問題があった。  
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、従来と比べ輝度を向上しえる画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の第１の様態による画像表示装置は、蛍光体層及び該蛍光体層より厚みの薄い遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面の蛍光体層に重ねて設けられたメタルバック層と、を有する前面基板と、前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体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、前記蛍光体層と蛍光体層間に、輝度を向上させるための手段が施されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明に係る前記画像表示装置によれば、前記蛍光体層と蛍光体層間に、輝度を向上させるための手段を施すことにより、従来の装置と比べ輝度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、従来と比べて輝度を向上しえる画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、この発明に係る画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１４】
まず、ＦＥＤの全体図について図１及び図２を参照して説明する。  
図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２は、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０−４Ｐａ程度の高真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１５】
真空外囲器１０は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１４を備えている。このスペーサ１４としては、板状あるいは柱状等の形状を採用可能である。
【００１６】
前面基板１１の内面には、蛍光面１５が形成されている。この蛍光面１５は、赤、緑、青に夫々発光する蛍光体層１６と、マトリック状に配置された光吸収層（遮光層）１７とを備えている。前記蛍光面１５上には、アノード電極として機能するメタルバック層２０、図示しないゲッタ層が形成されている。前記蛍光体層１６は、例えばドット上に形成されている。メタルバック層２０は、アルミニウム合金膜等で形成されている。ゲッタ層は、ガス吸着特性を持った金属膜（例えばチタン膜）によって形成され、真空外囲器１０の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着する。前記蛍光体層１６と蛍光体層１６間の遮光層上には、後で詳述するように輝度を向上させるための手段が施されている。
【００１７】
背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子１８を備えている。この電子放出素子１８は、蛍光面１５の蛍光体層１６を励起する電子源として機能する。即ち、複数の電子放出素子１８は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、夫々蛍光体層１６に向けて電子ビームを放出する。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、電子放出素子１８に電位を供給するための多数本の配線２１は、背面基板１２の内面にマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１８】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光面１５及びメタルバック層２０を含む画像表示面にアノード電圧を印加する。そして、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光面１５へ衝突させる。これにより、蛍光面１５の蛍光体層１６が励起され、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。
【００１９】
次に、この発明の要旨である「輝度を向上させるための手段」について、図３〜図５を参照して説明する。なお、図1及び図２と同部材は同符番を付して説明する。  
１）前記手段が、蛍光体層と蛍光体層間の前面基板上に、遮光層を介して配置された白い抵抗材層である場合。  
図３に示すように、前面基板１１上の遮光層１７上には、白い抵抗材層３１が形成されている。ここで、白い抵抗材層３１としては、例えばＴｉＯ２とフリットとを混合したものが挙げられる。前記抵抗材層３１は、蛍光体層１６と蛍光体層１６間の前面基板１１上に遮光層１７を形成した後、遮光層１７上に形成される。前記抵抗材層３１は、遮光層１７の最低限の厚さを確保した上でできるだけ厚くすることが好ましい。こうした抵抗材層３１の配置により、従来と比べて輝度を向上することができる。  
前記抵抗材層３１は、図４に示すように凹状に形成することが好ましい。凹状の抵抗材層３１は、２回露光あるいはハーフトーン露光により形成することができる。こうした形状の抵抗材層３１の存在により、輝度向上の他に、沿面距離を伸ばして放電に対する耐圧を向上できるという利点を有する。
【００２０】
２）前記手段が、蛍光体層の周囲の側壁に配置された光反射膜である場合。  
前記光反射膜の材料としては、例えばＡｌが挙げられるが、光を反射させる材料であれば、これに限定されない。前記光反射膜は、蛍光体層や遮光層を形成した前面基板を回転させながら、基板主面に対して斜めから光反射膜材料を蛍光体層の側壁に蒸着することにより形成することができる。光反射膜の配置により、従来と比べて輝度を向上することができる。
【００２１】
３）前記手段が、蛍光体層と蛍光体層間の前面基板上に前記遮光層を介して配置された白い抵抗材層、及び蛍光体層の側壁に配置された光反射膜である場合。  
図５に示すように、蛍光体層１６の側壁には光反射膜３２が形成され、前面基板１１上の遮光層１７上には白い抵抗材層３１が形成されている。ここで、光反射膜３２や抵抗材層３１の材質、形成方法は上述した材質、形成方法と同様である。ここで、抵抗材層３１は、蛍光体層１６の側壁に光反射膜３２を形成した後に形成される。前記抵抗材層３１及び光反射膜３２の配置により、従来と比べて輝度を向上することができる。
【００２２】
次に、上述したような構成のＦＥＤに適用可能な前面基板側の構造についてより詳細に説明する。  
（第１実施形態）  
即ち、第１実施形態に係るＦＥＤでは、図３に示すように、前面基板（ガラス基板）１１上に黒色顔料からなる厚み５ミクロンメートルの遮光層１７がフォトリソ法によりドット状に形成されている。前記遮光層１７と遮光層１７との間には、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色の厚み１０ミクロンメートルの蛍光体層１６が夫々隣り合うようにドット状に形成されている。前記蛍光体層１６上には、アルミニウム（Ａｌ）合金製のメタルバック層２０が形成されている。前記メタルバック層２０上には、図示しないがＴｉ等の材料からなるゲッタ層が形成されている。前記蛍光体層１６と隣接する蛍光体層１６間の前面基板１１上には、遮光層１７を介して厚み５ミクロンメートルの白い抵抗材層３１が形成されている。ここで、抵抗材層３１は、ＴｉＯ２とフリットとを混合した抵抗材層からなる。
【００２３】
上述した各部材は、次のようにして形成される。  
まず、前面基板１１上に黒色顔料からなる遮光層１７をフォトリソ法によりドット状に形成する。次に、前記遮光層１７上に抵抗材層３１をフォトリソ法により形成する。つづいて、前記遮光層１７と遮光層１７との間に、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層１６をフォトリソ法により夫々隣り合うようにドット状に形成する。こうして、蛍光面を形成する。つづいて、蛍光面の上にメタルバック層２０、ゲッタ層（図示せず）を順次形成する。
【００２４】
第1実施形態によれば、蛍光体層１６と隣接する蛍光体層１６間の前面基板１１上に、遮光層１７を介して白い抵抗材層３１を形成した構成になっているため、従来の遮光層のみの構造の場合と比べ、輝度を著しく向上することができる。
【００２５】
なお、第1実施形態では、メタルバック層の材料としてＡｌ合金を用いたが、これに限らず、例えばニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）の何れかの材料を用いることが可能である。また、ゲッタ層の材質も、Ｔｉの他、例えばタンタル、ストロンチウムの何れかのゲッタ材料、あるいはこれらのゲッタ材料を複数積層したもの、又はこれらのゲッタ材料の合金状態による層の何れかを用いることが可能である。更に、抵抗材層の材料もＴｉＯ２とフリットとを混合した材料に限らない
。
【００２６】
（第２実施形態）  
第２実施形態は、図示しないが、輝度を向上させるための手段としてのＡｌからなる光反射膜を、前記蛍光体層の側壁に形成した構成となっている。前記光反射膜は、基板主面に対して斜めから光反射膜材料（Ａｌ）を蛍光体層の側壁に蒸着させることにより形成することができる。  
第２実施形態によれば、蛍光体層の側壁に光反射膜を配置した構成にすることにより、従来と比べて輝度を向上することができる。なお、光反射膜材料はＡｌに限らず、他の材料を用いてもよい。
【００２７】
（第３実施形態）  
第３実施形態に係るＦＥＤは、図４に示すように、図３の場合と比べ、前記抵抗材層３１を凹状に形成したことを特徴とする。凹状の抵抗材層３１は、２種類の露光用マスクを順次用いて２回露光することにより形成できるが、ハーフトーン露光で形成してもよい。
【００２８】
第３実施形態によれば、抵抗材層３１の配置により従来と比べて輝度を向上することができる他、抵抗材層３１が凹状になっているので、沿面距離を伸ばして放電に対する耐圧を向上できるという利点を有する。
【００２９】
（第４実施形態）  
第４実施形態に係るＦＥＤは、図５に示すように、蛍光体層１６の側壁にＡｌからなる光反射膜３２を形成するとともに、蛍光体層１６と蛍光体層１６間の前面基板１１上に遮光層２１を介して白い抵抗材層３１を形成した構成となっている。
【００３０】
第４実施形態によれば、蛍光体層１６の側壁の光反射膜３２及び蛍光体層１６間の領域の白い抵抗材層３１により、従来と比べて輝度を向上することができる。
【００３１】
以上説明したように、上記実施形態によれば、蛍光体層間の領域の白い抵抗材層や蛍光体層側壁の光反射膜の少なくとも何れか一方の存在により輝度の向上をなし得る画像表示装置を提供できる。また、抵抗材層を凹状に形成することにより、沿面距離を向上して放電に対する耐圧向上をなしえる画像表示装置を提供できる。
【００３２】
なお、この発明は、上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る製造方法及び製造装置により製造されるＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第１実施形態に係る前面基板側の各構成部材の構造を概略的に示す断面図である。
【図４】図４は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第２実施形態に係る前面基板の各構成部材の構造を概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、図１に示したＦＥＤに適用可能な第３実施形態に係る前面基板の各構成部材の構造を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光面、１６…蛍光体層、１７…光吸収層（遮光層）、１８…電子放出素子、２０…メタルバック層、２１…配線、３１…白い抵抗材層、３２…光反射膜。
【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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