(57)【要約】【課題】  画像表示装置の性能を低下させることなく、その前面基板の製造工程を削減することにより、低コストで良好な画像表示装置を製造する。【解決手段】  蛍光体層及び遮光層表面にインクジェット法により被覆樹脂層を形成し、その後メタルバック層の材料となる金属微粒子を含有するインク層をインクジェット法により形成し、続いて焼成することにより、樹脂被覆層及び金属微粒子インク層中の有機成分を燃焼させて除去するとともに、金属微粒子を溶融せしめて薄膜化し、メタルバック層を形成する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に、格子状のパターンを有する遮光層を形成し、該遮光層で区画された該基板上の各領域に、光選択透過層及び蛍光体層を順に形成し、該蛍光体層及び該遮光層上に、これらの層を平滑化する樹脂被覆層をインクジェット法により形成し、該樹脂被覆層上に金属微粒子を含有するインクをインクジェット法により塗布して金属微粒子インク層を形成した後、該金属微粒子インク層を焼成して、該樹脂被覆層及び該金属微粒子インク層中の有機成分を燃焼させて除去するとともに、該金属微粒子を溶融せしめて薄膜化し、メタルバック層を形成することにより、前面基板を形成する工程を含むことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記樹脂被覆層は、メタクリル酸メチルアセテート、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びポリビニルアルコールからなる群から選択される少なくとも１種の樹脂原料を含むインクを用いてインクジェット法により形成される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】
前記金属微粒子は、金、銀、チタン、ニッケル、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属を含む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形成方法。
【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色発光蛍光体層、青色発光蛍光体層、及び緑色発光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】
このような蛍光面を有する前面基板を形成するには、まず、透明基板上に格子状パターンを持つ遮光層を形成し、次に、透明基板上の遮光層で囲まれた各領域に光選択透過層、及び蛍光体層等を順に形成する。その後、得られた遮光層及び蛍光体層表面には、金属薄膜からなるメタルバック層が真空蒸着法により形成されるけれども、遮光層及び蛍光体層の表面が粗いために、直接形成すると、所望の平滑性を有するメタルバック層が得られない。このため、メタルバック層を形成する前には、通常、遮光層及び蛍光体層を平滑化する処理が行われている。このような平滑化処理は、例えば得られた遮光層及び蛍光体層表面を焼成して安定化、強化せしめた後に、この表面に、１以上の下引き層を介して、樹脂あるいは樹脂フィルム等を適用して加熱加圧することにより行われていた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２４２９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、画像表示装置の性能を低下させることなく、その前面基板の製造工程を削減することにより、低コストで良好な画像表示装置を製造する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】
【０００９】
本発明の画像表示装置の製造方法は、透明基板上に、格子状のパターンを有する遮光層を形成し、該遮光層で区画された該基板上の各領域に、光選択透過層及び蛍光体層を順に形成し、該蛍光体層及び該遮光層上に、これらの層を平滑化する樹脂被覆層をインクジェット法により形成し、該樹脂被覆層上に金属微粒子を含有するインクをインクジェット法により塗布して金属微粒子インク層を形成した後、該金属微粒子インク層を焼成して、該樹脂被覆層及び該金属微粒子インク層中の有機成分を燃焼させて除去するとともに、該金属微粒子を溶融せしめて薄膜化し、メタルバック層を形成することにより、前面基板を形成する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、画像表示装置の性能を低下させることなく、前面基板の製造工程の簡略化が実現でき、画像表示装置の製造コスト低下が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の画像表示装置の製造方法は、透明基板上に、格子状のパターンを有する遮光層を形成し、遮光層で区画された基板上の各領域に、光選択透過層及び蛍光体層を順に形成し、蛍光体層及び遮光層上に、これらの層を平滑化する樹脂被覆層を形成し、該樹脂被覆層上にメタルバック層を形成することにより、前面基板を形成する工程を含む方法であって、樹脂被覆層はインクジェット法により塗布され、メタルバック層は、微粒子を含有するインクをインクジェット法により塗布して金属微粒子インク層を形成した後、金属微粒子インク層を焼成して、樹脂被覆層及び金属微粒子インク層中の有機成分を燃焼させて除去するとともに、金属微粒子を溶融せしめて薄膜化される。
【００１２】
本発明の方法では、蛍光体層及び遮光層の平滑化処理に使用する樹脂が、インクジェット法を用いて液状インクの状態で適用され、蛍光体層及び遮光層表面の凹凸に染みこみ、十分な密着性を確保できることから、樹脂を適用した後、加熱加圧する必要がない。このため、平滑化処理に使用する樹脂を適用する前に、蛍光体層を焼成して安定強化させる必要がなく、また、蛍光体層との密着をはかるために下引き層等を形成する必要もなく、蛍光体層及び遮光層表面に、直接、１回のインクジェット法による樹脂の塗布を行うだけで、十分に平滑化処理を行うことができる。
【００１３】
また、本発明の方法では、メタルバック層を形成するための材料が、金属微粒子を含む液状インクの状態で、平滑化処理された蛍光体層及び遮光層表面にインクジェット法により適用されるので、常圧で操作可能で簡便なインクジェット装置を用いるだけでよく、真空蒸着装置のような大がかりな装置を使用する必要がない。液状インクとして適用された金属微粒子は、その後の焼成処理を行わなければ薄膜化できないけれども、真空蒸着された薄膜であっても、安定で平滑な薄膜は得るためには焼成処理が必要であるので、本発明の方法のように金属微粒子を含むインクを適用しても、工程数は増加しない。本発明によれば、焼成を行うことにより、インク中の有機成分のみならず、有機成分から実質的になる樹脂被覆層も燃焼させて消去することが可能である。
【００１４】
上述のように、本発明を用いて、メタルバック層及び樹脂被覆層をインクジェット法により形成することにより、画像表示装置の性能を低下させることなく、製造工程の簡略化が可能となり、コストを低減することができる。
【００１５】
メタルバック層形成後に、アノード電圧を印加するための共通電極を形成することができる。
【００１６】
また、共通電極とメタルバック層とを電気的に接続する接続層を、遮光層を形成するときに同時に形成しておくことができる。
【００１７】
共通電極はまた、接続層形成工程の前に形成することも可能である。
【００１８】
この接続層及び共通電極の材料は、同じものを使用できる。このような材料として、例えばＴｉＯ2，ＡＴＯと混合したＴｉＯ2やＡｌ2Ｏ3，ＩＴＯやＳｎＯ2，これらのフリットとの混合材料等があげられる。
【００１９】
以下、図面を参照し、本発明をより詳細に説明する。
【００２０】
図１ないし図６に、本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図を示す。
【００２１】
また、図７に、本発明の画像表示装置の製造方法に用いられる前面基板の製造工程の一例を表すフロー図を示す。
【００２２】
まず、例えばガラス製透明基板２を用意する。
【００２３】
この透明基板２上に、例えば図１に示すように、例えばフォトリソグラフ法等により格子状パターンを有する遮光層２２ａいわゆるブラックマトリクスと、任意に接続層５０とを形成する（遮光層形成）。
【００２４】
ここでは、接続層５０は、遮光層２２ａとは別にパターニングすることも可能であるが、上述のように、同時にパターニングする方が、製造工程を簡略化できる。
【００２５】
遮光層の厚さは、好ましくは、５ないし２０μｍ、より好ましくは５ないし６μｍである。５μｍ未満であると、十分な遮光性が得られず、２０μｍを超えると、フォトリソグラフィ法での形成が難しい傾向がある。
【００２６】
次に、図２に示すように、格子状パターンを有する遮光層２２ａに区画された透明基板２上の各領域に、隣接する領域に異なる色の光選択透過層が配置するようなパターンで、各々、２ないし８μｍの厚さを有する赤色光選択透過層２４Ｒ、緑色光選択透過層２４Ｇ、及び青色光選択透過層２４Ｂを形成する（光選択透過層形成）。
【００２７】
光選択透過層の形成方法としては、例えばフォトリソグラフ法、あるいはインクジェット法等を使用することができる。インクジェット法の場合、インクジェット印刷装置の３本のインクジェットノズルに、各々、赤色顔料及び溶剤を含有する赤色光選択透過層形成インク、緑色顔料及び溶剤を含有する緑色光選択透過層形成インク、青色顔料及び溶剤を含有する青色光選択透過層形成インクを供給する。
【００２８】
光選択透過層は、マイクロフィルタとも呼ばれ、所望の色の発光を透過し、不所望な色の発光を吸収し、色純度を向上し得る。これにより、画像表示装置の外光反射率やコントラス等の特性が良好となる。
【００２９】
その後、図３に示すように、各光選択透過層上に、同様の色の光を発光する蛍光体層が配置するようなパターンで、各々、例えば５ないし２０μｍの厚さを有する赤色発光蛍光体２３Ｒ、緑色発光蛍光体２３Ｇ、及び青色発光蛍光体２３Ｂからなる蛍光体層２３を形成する（蛍光体層形成）。
【００３０】
蛍光体層の形成方法としては、例えばフォトリソグラフ法、あるいはインクジェット法を使用することができる。インクジェット法の場合、インクジェット印刷装置の３本のインクジェットノズルに、各々、赤色発光蛍光体及び溶剤を含有する赤色蛍光層形成インク、緑色発光蛍光体及び溶剤を含有する緑色蛍光層形成インク、青色発光蛍光体及び溶剤を含有する青色蛍光層形成インクを供給し得る。
【００３１】
なお、光選択透過層及び蛍光体層の形成にインクジェット法を用いると、ノズルから飛翔したインク液滴は、その表面張力により、遮光層で区画された透明基板上の所望の領域内に受容され易い。このため、隣接する領域への不所望なはみ出し及び移行等による蛍光体層及び光選択透過層の混色が発生し難い。インク液滴の大きさは、遮光層で区画された透明基板上の所望の領域内の大きさに応じて適宜調節し得、一区画に対する吐出回数やインク中の固形分濃度で調整可であることが好ましい。
【００３２】
その後、図４に示すように、接続層５０の一部、蛍光体層２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ、及び遮光層２２ａ上に、被覆樹脂原料を含むインクを用いて、インクジェット法により被覆樹脂層１１を形成する（インクジェットによる被覆樹脂層形成）。
【００３３】
被覆樹脂原料は、メタクリル酸メチルアセテート、ポリエチレングリコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース及びポリビニルアルコールからなる群から選択されることが好ましい。また、このインクには、必要に応じて例えばビス(2,6-ジメトキシベンゾイル)-2,4,4-トリメチル-ペンチルフォスフィンオキサイド，1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン，1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン等の重合開始剤を添加することができる。
【００３４】
インクジェットによる被覆樹脂層形成後には、好ましくは、加熱乾燥を行うことができる。加熱乾燥温度は、好ましくは１００℃ないし２５０℃である。１００℃未満であると、溶剤や，未硬化の樹脂成分等が残留する傾向があり、２５０℃を超えると、重合したポリマー層の揮発が生じる傾向がある。
【００３５】
続いて、図５に示すように、被覆樹脂層上にメタルバック層の材料となる金属微粒子を含むインクを用いてインクジェット法により金属微粒子インク層１２を形成する（インクジェット法による金属微粒子インク層形成）。
【００３６】
金属微粒子は、金、銀、チタン、ニッケル、及びアルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。より好ましくはアルミニウムである。
【００３７】
得られた金属微粒子インク層１２を焼成することにより、金属微粒子を薄膜化させ、図６に示すように、メタルバック層７を形成する（焼成）。焼成温度は、使用する金属微粒子により適宜設定し得る。上述の好ましい金属微粒子を用いた場合、焼成温度は約２００ないし３５０℃であることが好ましい。アルミニウムを使用した場合、例えば２００℃ないし３５０℃で焼成し得る。
【００３８】
被覆樹脂及び金属微粒子等をインクジェット用の液状インクに調製するために使用される溶剤等としては、例えばメチルカルビトールやエチレングリコール等があげられる。被覆樹脂及び溶剤は、上述の約２００ないし３５０℃の焼成温度で十分に燃焼し得、最終的に得られる前面基板中から除去することが可能である。
【００３９】
このように、焼成により、金属微粒子の薄膜化を行うと同時に、金属微粒子の塗布に用いられる溶剤、及び平滑化処理に用いた被覆樹脂等の有機成分の除去を行うことができる。
【００４０】
さらに、図６に示すように、例えば接続層５０の他の一部に例えば各々、５ないし１５μｍの厚さを有する、銀ペーストなどからなる共通電極５１を形成し、また基板周縁部に背面基板との接続構造の一部として、各々、５ないし１５μｍの厚さを有する例えば銀ペースト等からなる矩形枠状の下地層５３を形成することができる。共通電極５１と下地層５３とを別々に形成することも可能であるが、印刷法などで同時に形成する方が製造工程を簡略化できる。
【００４１】
このようにして、本発明にかかる画像表示装置に用いられる前面基板を形成することができる。
【００４２】
その後、複数の電子放出素子、及びこの電子放出素子に接続されたマトリックス状の多数の走査線及び信号線を有する背面基板と、上述の前面基板とを、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合し、一対の基板と基板間を封止する側壁とにより真空外囲器を構成させ、本発明にかかる画像表示装置が得られる。
【００４３】
本発明の方法では、図７に示すように、遮光層形成、光選択透過層形成、蛍光体層形成、インクジェットによる樹脂被覆層形成、インクジェットによる金属微粒子層形成、及び焼成からなる簡略化された製造工程で、画像形成装置の前面基板を製造し得る。本発明の方法を用いると、蛍光体層形成後、インクジェットによる樹脂被覆層形成、インクジェットによる金属微粒子層形成、及び焼成という簡単な工程でメタルバック層の形成を行うことができる。
【００４４】
図８に、本発明にかかる画像表示装置としてＦＥＤの一例を表す斜視図を示す。
【００４５】
また、図９に、そのＡ−Ａ’断面図を示す。
【００４６】
図８及び図９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いわゆるフェースプレートと呼ばれる前面基板２、およびリアプレートと呼ばれる背面基板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。
【００４７】
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、赤、緑、青色に発光する蛍光体層とマトリックス状の図示しない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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
光選択透過層は、透過しようとする光の色と同系色の色を持つ顔染料、及び溶剤，乾燥抑制剤，粘度調整剤，表面活性化等を含むインクを用いて形成することができる。光選択透過層に使用される顔染料としては、例えばコバルトブルーや酸化鉄などがあげられる。
【００５２】
蛍光体層は、蛍光体、分散材，溶剤，表面活性化，消泡材など等を含むインクを用いて形成することが可能である。蛍光体層に使用される蛍光体としては、例ＺｎＳやＹ2Ｏ2Sがあげられる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図２】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図３】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図４】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図５】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図６】本発明の画像表示装置の製造工程の一例を説明するための断面図
【図７】本発明の画像表示装置の製造方法に用いられる前面基板の製造工程の一例を表すフロー図
【図８】本発明にかかるＦＥＤの一例を表す斜視図
【図９】図８のＡ−Ａ’断面図
【符号の説明】
【００５４】
２…透明基板、６…蛍光面、７…メタルバック層、８…電子放出素子、１０…スペーサ、１１…被覆樹脂層、２２ａ…遮光層、２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ…、２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂ…、２７，２８…インクジェットノズル、５０…接続層、５１…共通電極、５３…下地層
【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】
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【図８】
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【図９】
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