(57)【要約】【課題】画像表示装置において、基板間で放電が生じることを抑制し、電子源や蛍光面が破壊されることおよび発光特性の劣化を低減し、高輝度、高品位の表示を可能とする。【解決手段】この発明の画像表示装置は、第２基板３の蛍光体層３２，３３，３４に、蛍光体層を安定に固着させるとともに、表面を平滑化する平滑化層３６と、蛍光体層により出力される光を第２基板の所定の方向の反射させるメタルバック層３７と、メタルバック層を、第１基板２に設けられる電子線源の個数または配列と関連づけられた特定の領域毎に、電気的に不連続な特性に変性させる材質３８を含む。材質３８は、所定温度が与えられることで、メタルバック層３７と一体化される。【選択図】  図７
2006107765.tif 000002
【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、前記反射率の高い薄層を、前記第１基板に設けられる前記電子線源の個数または配列と関連づけられた特定の領域毎に、電気的に不連続な特性に変性させる材質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】
前記変性させる材質は、前記反射率の高い材質と一体されることで、前記反射率の高い材質に、セラミック、エナメルもしくは琺瑯に類似した電気的特性を与え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】
前記変性させる材質は、低融点ガラス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】
前記変性させる材質は、前記蛍光体層の任意の色の境界上、かつ前記反射率の高い材質上に設けられることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記変性させる材質は、前記蛍光体層の任意の色の境界上で前記反射率の高い材質との間に設けられることを特徴とする請求項１ないし３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とともに、個々の蛍光体層の蛍光体粒子を固定する平滑層を設け、
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、
金属薄層と一体化されることで、金属薄層の電気的特性を変性させる材質を所定形状に設け、
少なくとも金属薄層の電気的特性を変性させる材質が金属薄層と一体化される温度まで昇温する
ことを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項８】
金属薄層と一体化されることで、金属薄層の電気的特性を変性させる材質は、金属薄層に、セラミック、エナメルもしくは琺瑯に類似した電気的特性を与える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】
変性させる材質は、蛍光体層の任意の色の境界上、かつ金属薄層に順に積層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】
変性させる材質は、蛍光体層の任意の色の境界上、かつ金属薄層の間に積層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１１】
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１０のいずれか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】
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、ＣＲＴやプラズマディスプレイと同様の自己発光型であるため、表示画像の輝度も、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）。
【００１０】
また、メタルバック層に、ジグザグ等のパターンの切り欠きを形成して、蛍光面の実効的なインピーダンスを高める技術が開示されている（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
また、金属膜すなわちメタルバック層の所定の領域に、金属膜を溶解または酸化する液を塗布し、塗布部の金属膜を溶解・除去あるいは高抵抗化することが提案されている（例えば特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１６４２号公報
【特許文献３】特開２００２−３４３２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記それぞれの特許文献には、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。
【００１３】
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。
【００１４】
また、上記それぞれの特許文献に記載された方法あるいは構造は、必ずしも、量産工程に好適に導入できるとは限らない問題がある。
【００１５】
この発明の目的は、電子源側基板と蛍光面側基板との間で放電が生じた場合においても放電電流の大きさを抑止でき、表示画像の品位の高い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】
【００１６】
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、前記反射率の高い薄層を、前記第１基板に設けられる前記電子線源の個数または配列と関連づけられた特定の領域毎に、電気的に不連続な特性に変性させる材質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。
【００１７】
また、この発明は、基板上に、電子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とともに、個々の蛍光体層の蛍光体粒子を固定する平滑層を設け、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、金属薄層と一体化されることで、金属薄層の電気的特性を変性させる材質を所定形状に設け、少なくとも金属薄層の電気的特性を変性させる材質が金属薄層と一体化される温度まで昇温することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蛍光面のメタルバック層部分は、外部から目視可能な蛍光体層以外の領域において、電気的に非連続に形成されている。これにより、基板間で放電が発生した場合であっても放電電流の大きさが抑止され、電子放出素子や蛍光面が損傷し、あるいは特性が劣化することが防止できる。従って、表示画像の画質の低下が軽減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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）。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
光遮光層３５は、第１方向Ｘには、蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂの３色を単位として、例えば８００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に、例えば６００ライン配列されている。換言すると、３色で１組の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂ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。
【００３１】
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５および図６に示すように、表面に凹凸のある蛍光体層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メタルバック層３７が形成されている。なお、図５は、個々の蛍光体層が色別になる方向（図４における線Ｂ−Ｂに沿った方向）で切断した状態を、図６は、個々の蛍光体層が同色になる方向（図４における線Ｃ−Ｃに沿った方向）を、それぞれ示している。また、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、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。
【００３２】
平滑層３６は、例えば有機樹脂材料あるいは水ガラス等であり、例えばスプレー法等に蛍光面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。すなわち、各蛍光体層３２，３３，３４により出力された光をフェースプレート３の目視側に高い効率で反射するためには、メタルバック層３７は、鏡面であることが好ましい。
【００３３】
個々の蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）の境界部上に位置するメタルバック層３７上、すなわち光遮光層３５と実質的に対向されるメタルバック層３７上には、リアパネル２とフェースプレート３とを密閉した外囲器５内を排気するための加熱工程において、確実に溶融し、少なくともメタルバック層３７の一部を電気的に不連続とすることのできる融点の低いガラス（低融点ガラス）３８が所定の形状に設けられている。なお、低融点ガラス３８は、例えばスクリーン印刷法により、あるいはメッシュ状スクリーンを介したスプレー法により、もしくは所定間隔の凹凸が設けられたローラ体による塗布等の任意の手法により、提供可能である。
【００３４】
低融点ガラス３８が溶融した部分のメタルバック層３７は、図７および図８に示すように、例えばセラミックあるいはエナメルもしくは琺瑯に類似した電気的特性である電気的不連続性を示す領域３９に変性される。従って、金属薄層であるメタルバック層３７は、部分的に、電気的に、不連続となる（所定の抵抗値を持つ）。
【００３５】
この構成により、導電性薄膜としてのメタルバック層３７は、メタルバック層３７と低融点ガラス３８とが一体化されて、電気的に非連続な領域３９に変性されるので、複雑な工程を繰りかえすことを必要とせず、低融点ガラス３８を配置した後、所定温度まで加熱するのみで、容易に分断される。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。
【００３６】
なお、低融点ガラス３８は、図９および図１０に示すように、各蛍光体層３２（Ｒ），３３（Ｇ），３４（Ｂ）の境界部上に位置する平滑層（樹脂層）３６上に設けられてもよい。この場合、低融点ガラス３８を配置する工程において、メタルバック層３７に不所望に傷が生じたり、断線する可能性が低減される。
【００３７】
また、メタルバック層３７を設ける前段で平滑層３６に凹凸を生じさせる（低融点ガラス３８を配置する）ことは、平滑層３６を設ける意義と逆行するように見えるが、低融点ガラス３８は、蛍光体層３２，３３，３５に比較して表面性がなめらかであり、メタルバック層３７を付着するためには、特に問題とはならない。
【００３８】
なお、以上の実施形態では、蛍光面上に間隙あるいは分断部がなく連続的に形成されたメタルバック層を有する構成について説明したが、本発明の画像表示装置はこのような構造に限定されない。例えば、メタルバック層を、光吸収層上などの所定の部位で切除しあるいは高抵抗化してもよい。メタルバック層に切除部あるいは高抵抗部を設けるには、金属膜を溶解または酸化する液を塗布する方法や、レーザによりメタルバック層を切断する方法、あるいはメタルマスクを用いて蒸着することによりメタルバック層のパターンを形成する方法などを用いることができる。
【００３９】
そして、そのように切除部あるいは高抵抗部により導通が分断されたメタルバック層を有する構成では、よりいっそう放電が抑制され耐電圧特性が改善されるので、高輝度で輝度劣化のない表示を得ることができる。
【００４０】
以上説明したように本発明によれば、蛍光面のメタルバック層と低融点ガラスとにより電気的に不連続とすることが容易であり、特にＦＥＤのような画像表示装置において、放電が発生した場合の放電電流のピーク値を抑えることができ、電子放出素子や蛍光面が破壊され、あるいは損傷を受け、もしくは特性が劣化することを防止できる。
【００４１】
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】
【００４２】
【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における蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図４】図２に示したＦＥＤの蛍光面および光遮光層を拡大して示す平面図。
【図５】図４の線Ｂ−Ｂに沿った蛍光面等の断面図。
【図６】図４の線Ｃ−Ｃに沿った蛍光面等の断面図。
【図７】図５に示した断面において、低融点ガラスと金属薄層とにより形成される変性部の一例を示す概略図。
【図８】図６に示した断面において、低融点ガラスと金属薄層とにより形成される変性部の一例を示す概略図。
【図９】図５に示した断面において、低融点ガラスの積層順を変えた例を示す概略図。
【図１０】図６に示した断面において、低融点ガラスの積層順を変えた例を示す概略図。
【符号の説明】
【００４３】
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、３７…メタルバック層、３８…低融点ガラス、３９…変性領域。
【図１】
2006107765.tif 000003
【図２】
2006107765.tif 000004
【図３】
2006107765.tif 000005
【図４】
2006107765.tif 000006
【図５】
2006107765.tif 000007
【図６】
2006107765.tif 000008
【図７】
2006107765.tif 000009
【図８】
2006107765.tif 000010
【図９】
2006107765.tif 000011
【図１０】
2006107765.tif 000012