(57)【要約】【課題】メタルバック層の分断を、低コストで、簡単に、精度良く行い、画質を損なうことなく前面基板と背面基板の放電を抑制し、実用的で高画質な画像表示装置の製造方法を得る。【解決手段】メタルバック層の分断のために使用されるケミカルカット剤が、所定の加熱温度でガス化し得るカプセル部材により包まれた金属酸化成分を有するカプセルを含む。【選択図】      図２
2006080038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面、及び該蛍光面に重ねて設けられた金属薄膜からなるメタルバック層を有する前面基板と、該前面基板と対向して配置されるとともに、該蛍光面に向けて電子を放出する複数の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、
該メタルバック層を酸化し得る金属酸化成分が、該所定の加熱温度下でガス化し得るカプセル部材により包まれたカプセルを含むケミカルカット剤を用い、前記前面基板の蛍光面上に複数のケミカルカット剤層を形成する工程、及び
該蛍光面及び該ケミカルカット剤層上に該メタルバック層を形成し、所定の加熱温度で加熱することによって、該メタルバック層を部分的に酸化して複数の酸化領域と複数の非酸化領域とに分断する工程を具備することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記金属酸化成分はリン酸塩であり、前記メタルバック層はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記カプセル部材は、ポリプロピレン系樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１または２に記載の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、画像表示装置の製造方法に係り、特に、電子放出素子を用いた平面型の画像表示装置の製造方法に関する。
【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、表面伝導型電子放出素子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。
【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形成した蛍光面を用いることが必要となる。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以上にすることが望まれる。
【０００８】
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ないし２ｍｍ程度に設定する必要がある。したがって、ＦＥＤでは、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】
そこで、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に、放電の規模を抑制する対策が重要になる。このような考え方に関連する技術として、メタルバックを局所的に分断してジグザグなどのパターンにする技術、あるいはメタルバックを複数の領域に分断する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
また、メタルバックを分断する具体的な手法として、メタルバックを形成後、レーザーによって分断する方法、あるいはメタルマスクを用いたマスキング蒸着により分断されたパターンでメタルバックを形成する方法などが提案されている。
【００１２】
しかし、特性や量産性を考えた場合、これらの方法には問題があった。
【００１３】
例えばレーザーについては、走査をすることになるので莫大な時間がかかる、装置が高価である、メタルバック膜や遮光層の成分が飛散し画像上の欠点や放電源になり得る、除去したエッジを十分きれいにすることが困難で微小な突起部などが形成されてしまうことがあり、分断部の耐電圧を高くする上での制約になるなどの問題があげられる。
【００１４】
また、マスキング蒸着については、大型化するにつれ、精度確保が困難になるという問題があげられる。また、メタルバック層は弱い膜であるため、メタルマスクは前面基板に接触させないようにすることが望ましいが、それには強靭なテンション印加構造が必要となる。従って、大型化するにつれ、実用性が損なわれていく。
【００１５】
また、蒸着法は、真空プロセスであるため、量産の点で不利な面があり、メタル薄膜シートの転写のような別の手法を使うことが考えられる。しかし、その場合、マスキングのような方法は用いることができない。
【００１６】
このように、放電のダメージを抑制するためには、メタルバックを分断することが有効であるが、特性や量産性を考慮すると、レーザーやマスキング蒸着による方法には問題があり、それに代わる方法が強く望まれていた。
【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】
【００１７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、メタルバック層の分断を、低コストで、簡単に、精度良く行い、画質を損なうことなく前面基板と背面基板の放電を抑制し、実用的で高画質な画像表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面、及び該蛍光面に重ねて設けられた金属薄膜からなるメタルバック層を有する前面基板と、該前面基板と対向して配置されるとともに、該蛍光面に向けて電子を放出する複数の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、
該メタルバック層を酸化し得る金属酸化成分が、該所定の加熱温度下でガス化し得るカプセル部材により包まれたカプセルを含むケミカルカット剤を用い、前記前面基板の蛍光面上に複数のケミカルカット剤層を形成する工程、及び
該蛍光面及び該ケミカルカット剤層上に該メタルバック層を形成し、所定の加熱温度で加熱することによって、該メタルバック層を、該パターンに応じて部分的に酸化して複数の酸化領域と複数の非酸化領域とに分断する工程を具備することを特徴とする画像表示装置の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、所定の加熱温度でガス化し得るカプセル部材によりカプセル化され、所定の加熱温度でメタルバック層を酸化し得る金属酸化成分を含むケミカルカット剤を用いることにより、金属酸化成分の吸湿等によるケミカルカット剤特性の変動を防止し、安定して均一なケミカルカット剤層を形成することにより、メタルバック層の分断を精度良く行い、低コストで、簡単に、画質を損なうことなく、前面基板と背面基板の放電を良好に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面、及び蛍光面に重ねて設けられた金属薄膜からなるメタルバック層を有する前面基板と、前面基板と対向して配置されるとともに、蛍光面に向けて電子を放出する複数の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であって、
前面基板の蛍光面上に、所定の加熱温度でメタルバック層を酸化し得る金属酸化成分を含むケミカルカット剤を用い、メタルバック層を分断し得るパターンで、複数のケミカルカット剤層を形成する工程、及び
蛍光面及びケミカルカット剤層上にメタルバック層を形成し、所定の加熱温度で加熱することによって、メタルバック層を上記パターンに応じて部分的に酸化して、複数の酸化領域と複数の非酸化領域とに分断する工程を具備し、
使用されるケミカルカット剤が、所定の加熱温度でガス化し得るカプセル部材により包まれた金属酸化成分を有するカプセルを含むことを特徴とする。
【００２１】
ここでいう酸化とは、金属が自由電子を失い、酸化数が大きくなり、不動態化されることを指す。
【００２２】
また、ここでいうカプセルは、金属酸化成分がカプセル部材により少なくとも部分的に被覆されたものを指す。
【００２３】
本発明によれば、所定の加熱温度でガス化し得るカプセル部材により包まれた金属酸化成分を有するカプセルを含むケミカルカット剤を用いることにより、金属酸化成分の吸湿等によるケミカルカット剤特性の変動を防止し、安定して均一なケミカルカット剤層を形成することができる。均一なケミカルカット剤層を用い、メタルバック層を酸化し、絶縁せしめることにより、メタルバック層の分断を精度良く行い、前面基板と背面基板の放電を良好に抑制することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、メタルバック層形成前にケミカルカット剤層を形成するため、メタルバック層形成後にケミカルカット剤層を形成する場合と異なり、薄いメタルバック層に不所望な損傷を生じることがない。
【００２５】
さらに、本発明によれば、蛍光面の形成後、メタルバック層を形成し、得られたメタルバック層を焼成する通常の工程において、蛍光面の形成とメタルバック層の形成との間に、ケミカルカット剤層の形成工程を加えるだけで、レーザーやマスキング蒸着等の大がかりな装置及び真空条件等を用いることなく、低コストで、簡単に、画質を損なうことなく、メタルバック層の分断を可能とする。
【００２６】
本発明に使用されるケミカルカット剤は、カプセル部材によりカプセル化された金属酸化成分と、任意に、溶剤を含み得る。
【００２７】
溶剤を添加することにより、所望の塗布特性あるいは印刷特性例えば粘度等を調整し得る。溶剤とカプセル部材は、互いに実質的に溶解しない材料が選択される。このような溶剤として例えば２−（２−Ｎブトキシエトキシ）エタノール等を使用することができる。
【００２８】
カプセル部材は、溶剤に溶解せず、金属酸化成分をカプセル化し得、好ましくは１５０ないし２００℃で、ガス化して消失し得る材料が選択される。このような材料であれば、Ａｌメタルバック層形成後に行われる２００ないし５００℃における焼成処理で、十分にガス化し得る。本発明では、好ましくはポリプロピレンが使用される。
【００２９】
また、本発明に用いられるカプセルの粒径は、約数十オングストロームのオーダーであることが好ましい。
【００３０】
メタルバック層の材料として、好ましくはアルミニウムを使用することができる。
【００３１】
また、このアルミニウムを酸化するための金属酸化成分としては、好ましくは、リン酸、過酸化マンガン、リン酸アンモニウム、及びリン酸エステル等を使用することができる。
【００３２】
リン酸塩は、２００℃以上の温度でアルミニウムを効率良く酸化し得るので、Ａｌメタルバック層形成後に行われる２００ないし５００℃における焼成処理では、Ａｌメタルバック層を十分に酸化し得る。リン酸塩は吸湿性が高いため、これに溶媒を加えてケミカルカット剤ペーストを調製し、ケミカルカット剤層を印刷等により形成する場合、ペーストの粘度が安定し難く塗布特性が低下し易いけれども、本発明に従って、リン酸塩をこの焼成処理温度でガス化し得るカプセル部材でカプセル化することにより、印刷時には安定して良好な塗布特性、印刷特性を示し、焼成処理時にはカプセルがガス化、消失してリン酸塩が金属酸化成分として十分に作用し得る。
【００３３】
また、金属酸化成分のカプセル化は、通常のカプセル化技術、粒子の比較技術等を用いて行われる。
【００３４】
ケミカルカット剤層の形成には、種々の塗布方法、印刷方法等を使用し得る。
【００３５】
好ましくは、スクリーン印刷、インクジェット印刷、及びオフセット印刷を使用することができる。
【００３６】
メタルバック層は、好ましくは、加熱蒸着法及びスパッタ法等により形成することができる。
【００３７】
メタルバック層は、５０ｎｍないし４００ｎｍの厚さを有することが好ましい。５０ｎｍ未満であると、膜強度が不十分となる傾向があり、４００ｎｍを超えると、電子ビームの透過能が低下する傾向がある。
【００３８】
以下、図面を参照し、本発明を具体的に説明する。
【００３９】
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ないし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。
【００４０】
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遮光層とで構成されている。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。
【００４１】
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により駆動される。
【００４２】
また、背面基板１および前面基板２の間には、耐大気圧のため、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。  
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映像が表示される。
【００４３】
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。
【００４４】
図３は、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は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った前面基板の断面図を各々示す。
【００４５】
図３および図４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、遮光層２２及び蛍光層２３を有している。この遮光層２２は、例えば、所定の隙間を置いて例えば約３０ないし５００μｍの幅を有するストライプが例えば６０ないし１０００μｍの間隔で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。また、蛍光層２３は、それぞれ遮光層２２のストライプ部２２ａの間に形成され、各々、赤、緑、青色に発光し、例えば２ないし３０μｍの厚さを有する多数の蛍光体層２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを有している。
【００４６】
蛍光面６上に形成されたメタルバック層７は、複数の非酸化領域７ａおよび複数の酸化領域７ｂを有している。すなわち、メタルバック層７の非酸化領域７ａはそれぞれ細長いストライプ状に形成され、所定の隙間をおいて互いに平行に延びているとともに主に蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに重なって位置している。また、酸化領域７ｂはストライプ状に形成され、非酸化領域７ａ間に位置している。酸化領域７ｂは遮光層２２上に形成されている。なお、酸化領域７ｂは、蛍光体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ側へはみ出さないようにすることが望ましく、マージンを取るために、非酸化領域７ａの一部も、遮光層２２の上に形成するのが好適である。
【００４７】
ここで、酸化領域７ｂとは、メタルバック層７の一方の表面から他方の表面まで層厚方向に酸化している領域を意味し、非酸化領域７ａとは、全く酸化がないということではなく、メタルバック層の表層のみ自然に酸化された領域を意味している。そして、酸化領域７ｂは、後述するようにメタルバック層７を部分的にケミカルカット剤により酸化することにより形成されている。
【００４８】
なお、酸化領域７ｂによってメタルバック層７を分断すると、電子ビームの電流をメタルバック層全面に供給することが困難になる。そこで、非酸化領域７ａは抵抗５０を介して、共通電極５１に接続されている。共通電極５１の一部には高圧供給部５２が形成され、適当な手段により高圧が印加されるようになっている。これにより、放電電流抑制機能は確保しつつ、ビーム電流をメタルバック層全面に供給することができる。
【００４９】
メタルバック層７は蒸着等の薄膜プロセスにより形成される。この際、蛍光面６は凸凹を有しているため、メタルバック層７を蛍光面６に直接成膜をすると、鏡面を形成することが困難となる。そのため、ラッカーなどにより蛍光面６を平滑化処理した後、蒸着を行うという方法が周知である。別の方法として、アルミニウムを蒸着したシートを加熱転写する方法を用いることもできる。本実施の形態においては、メタルバック層７は例えばアルミニウムを含む金属で形成されている。これは、密度が小さく電子透過率が高いこと、安価であること、反射スペクトルの一様性が高いことによる。
【００５０】
メタルバック層７に酸化領域７ｂを形成するには、メタルバック層をケミカルカット剤によって酸化する。以下、メタルバック層７の酸化について詳細に説明する。
【００５１】
図５に、メタルバック層７の酸化工程の一部を表す図を示す。
【００５２】
図示するように、図４に記載の酸化領域７ｂに相当する領域として、蛍光面６のストライプ状の遮光層２２ａ上に、例えば幅３０ないし５００μｍ、厚さ０．３ないし５０μｍの同様のストライプ状のパターンで、例えばポリプロピレンによってリン酸アンモニウムが包まれたカプセルと、溶剤として２−（２−Ｎブトキシエトキシ）エタノールを含むケミカルカット剤層２４を例えばスクリーン印刷法により形成する。
【００５３】
続いて、図示するようにケミカルカット剤層２４が形成された蛍光面６上に、例えば加熱蒸着法によりメタルバック層７を形成する。
【００５４】
その後、メタルバック層７を、空気中、２００ないし５００℃で焼成することにより、カプセルをガス化して消失させ、メタルバック層７を酸化することにより、図４に示すような複数の非酸化領域７ａおよび複数の酸化領域７ｂを有するメタルバック層７を備えた前面基板が得られる。
【００５５】
なお、ケミカルカット剤層及びこれにより形成される酸化領域のパターンは、上述したストライプ状パターンに限定されることなく、任意のパターンとすることができる。例えばジグザグ状パターンあるいはマトリックス状のパターンとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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】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に沿った前面基板の断面図
【図５】メタルバック層の酸化工程の一部を表す断面図
【符号の説明】
【００５７】
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…非酸化領域、７ｂ…酸化領域、８…電子放出素子、２２…遮光層、２２ａ…ストライプ部、２２ｂ…枠状部、２３…蛍光体層、２４…ケミカルカット剤層
【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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