(57)【要約】【課題】従来の方法に比べて工程数が短縮され、歩留り向上が図れ、さらに材料費も低減することができ、大面積の基板に対しても均一な高さの障壁層の高さを有し、異常放電が少なく、高い信頼性を有した電界放出型ディスプレイ用の前面板、およびその製造方法を提供する。【解決手段】透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板において、前記ブラックマトリックス層開口部が凹形形状をしており、該凹形形状開口部の内面と前記ブラックマトリックス層が導電性物質で導通されていることを特徴としている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板において、
前記ブラックマトリックス層開口部が凹形形状をしており、該凹形形状開口部の内面と前記ブラックマトリックス層が導電性物質で導通されていることを特徴とする電界放出型ディスプレイの前面板。
【請求項２】
前記電界放出型ディスプレイの前面板において、背面板との間の距離を規定するスペーサを備えることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型ディスプレイの前面板。
【請求項３】
前記スペーサが前記ブラックマトリックス層に設けられた溝状開口部に挿入して保持されていることを特徴とする請求項２に記載の電界放出型ディスプレイの前面板。
【請求項４】
前記導電性物質がメタルバック層であ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電界放出型ディスプレイの前面板。
【請求項５】
前記導電性物質が透明導電膜であ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電界放出型ディスプレイの前面板。
【請求項６】
透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、
透明基板上にブラックマトリックス層を形成する工程と、
前記ブラックマトリックス層上にフォトリソグラフィ法により開口部レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、前記ブラックマトリックス層をエッチングして開口部を形成する工程と、
前記ブラックマトリックス層をマスクとして、前記ブラックマトリックス層開口部を切削して凹形形状を形成する工程と、
前記凹形形状に蛍光体層を形成する工程と、
前記凹形形状の内面とブラックマトリックス層を導電性物質で導通する工程と、を有することを特徴とする電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【請求項７】
透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、
透明基板上にブラックマトリックス層を形成する工程と、
前記ブラックマトリックス層上にフォトリソグラフィ法により開口部レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、前記ブラックマトリックス層をエッチングして開口部を形成する工程と、
前記ブラックマトリックス層をマスクとして、前記ブラックマトリックス層開口部を切削して凹形形状を形成する工程と、
前記凹形形状の内面とブラックマトリックス層を透明導電膜で導通する工程と、前記凹形形状の内面に蛍光体層を形成する工程と、を有することを特徴とする電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【請求項８】
前記ブラックマトリックス層の凹形形状開口部をウェットエッチング法によって切削形成することを特徴とする請求項６もしくは７に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【請求項９】
前記ブラックマトリックス層が酸化クロム、酸化チタン、窒化クロム、窒化チタン、酸窒化クロム、酸窒化チタンのいずれかに１種による１層構造、もしくはクロムあるいはチタンと前記１種以上との組み合わせによる多層構造で形成され、前記ブラックマトリックス層を前記凹形形状作製時のウェットエッチングのマスクとすることを特徴とする請求項８に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【請求項１０】
前記電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、ブラックマトリックス層にスペーサを設ける工程を含むことを特徴とする請求項６もしくは７に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【請求項１１】
前記スペーサを設ける工程において、スペーサを前記透明基板の溝状開口部に挿入して保持する工程を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放出型ディスプレイに用いる前面板とその前面板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
コンピュ−タのディスプレイ端末装置や壁掛けテレビ等の方式として、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイが実用化されている。これらの平面ディスプレイの中で、電界放出型ディスプレイ（フィ−ルドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ））は消費電力が小さく、高輝度、高精細で、視野角が広くて見やすいのが特徴で、一般家庭への普及が期待されている。
【０００３】
一般に、電界放出型ディスプレイは、背面板と前面板より成る一対の平坦なガラス等の絶縁基板を、スペ−サ部材を介して対向に配置し、平板状の真空容器を形成した構造を有している。一方の背面板（カソ−ド基板）には、ガラス基板上に電気信号により電子を放出するマトリックス状に配置した電子放出素子（エミッタ電極）と、絶縁層を介してゲ−ト電極が設けられている。他方の前面板（アノ−ド電極）には、ガラス基板上にアノ−ド電極と、エミッタ電極から放出された電子により可視発光する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色の蛍光体層が設けられており、従来より種々の改良が成されてきている。
【０００４】
例えば、電界放出型ディスプレイの前面板として、外光の反射率を低減させることによりコントラストを向上し、ディスプレイとして見やすくするために、Ｒ、Ｇ、Ｂの各画素以外の場所を低反射材料のブラックマトリックス層で埋める方法が行われている。ブラックマトリックス層としては、低反射の酸化クロム等を真空成膜しフォトリソグラフィ法によりパタ−ン形成したもの、黒色インク層を印刷によりパタ−ン形成したもの等がある。
【０００５】
また、電界放出型ディスプレイの前面板では、エミッタ電極から放出された電子の散乱や、あるいは放出電子が蛍光体を発光させる時などに生じる反射電子が、隣接する他の領域の蛍光体層に入射し、コントラストや色純度を低下させて表示画質が劣化するという問題がある。このため、例えば、電界放出型ディスプレイの前面板に、ガラスを母材としてブラックマトリックスを蛍光体膜層よりも突出させ、例えば、高さ５０μｍのリブ状凸部を形成し、表面全体を導電薄膜層で被覆することが行われている（特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、特許文献１が示すように、絶縁物であるガラス材で障壁層を形成したままでは、障壁層に電荷が蓄積し、障壁層のチャ−ジアップにより後から放出された電子が曲げられ、効率のよい表示が行えないので、導電性付与のための金属薄膜形成工程が必須となり工程が複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、最近では、電界放出型ディスプレイ用前面板の製造においては、ガラス基板上に真空成膜法等により形成された導電性の中間層を給電層として用いて、電気めっきにより障壁を形成する方法が行われてきている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−１８５６７３号公報（第５頁、段落００２６、第１図）
【特許文献２】
特開２００２−３３０５８号公報（第８頁〜第９頁、第１１図、第１２図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１および特許文献２に記載されるように、ブラックマトリックス層を設けたガラス基板上に障壁を凸部として形成する場合、障壁を感光性有機物で作製するとすれば、材料塗布、プリベーク、露光、現像、ポストベーク、蛍光体層形成、導電性膜被覆の少なくとも７工程が必要であり、また、障壁を無機絶縁物でサンドブラスト法で作製するとすれば、ペースト塗布、乾燥、レジスト塗布、露光、現像、サンドブラスト、レジスト剥離、焼成、蛍光体層形成、導電性膜被覆の少なくとも１０工程が必要であり、また、障壁を金属で電気めっき法で作製するとすれば、レジスト塗布、露光、現像、電気めっき、レジスト剥離、蛍光体層形成の少なくとも６工程が必要となる。いずれの作製方法も長い工程が必要で、歩留り低下、製造コスト上昇の要因となっていた。
【００１０】
そこで、本発明は上記のような技術課題、問題点を解消するためになされたものである。その目的は、従来の方法に比べて工程数が短縮され、歩留り向上が図れ、さらに材料費も低減することができ、大面積の基板に対しても均一な高さの障壁層の高さを有し、異常放電が少なく、高い信頼性を有した電界放出型ディスプレイの前面板およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の電界放出型ディスプレイの前面板は、透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板において、前記ブラックマトリックス層開口部が凹形形状をしており、該凹形形状開口部の内面と前記ブラックマトリックス層が導電性物質で導通されているようにしたものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の電界放出型ディスプレイの前面板は、前記電界放出型ディスプレイの前面板において、背面板との間の距離を規定するスペーサを備えるようにしたものである。
【００１３】
請求項３に記載の電界放出型ディスプレイの前面板は、前記スペーサが前記ブラックマトリックス層に設けられた溝状開口部に挿入して保持されているようにしたものである。
【００１４】
請求項４に記載の電界放出型ディスプレイの前面板は、前記導電性物質がメタルバック層であるようにしたものである。
【００１５】
請求項５に記載の電界放出型ディスプレイの前面板は、前記導電性物質が透明導電膜であるようにしたものである。
【００１６】
請求項６に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、透明基板上にブラックマトリックス層を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層上にフォトリソグラフィ法により開口部レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、前記ブラックマトリックス層をエッチングして開口部を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層をマスクとして、前記ブラックマトリックス層開口部を切削して凹形形状を形成する工程と、前記凹形形状に蛍光体層を形成する工程と、前記凹形形状の内面とブラックマトリックス層を導電性物質で導通する工程と、を有するようにしたものである。
【００１７】
請求項７に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、透明基板と、該透明基板の一方の面に形成された複数の開口部を備えるブラックマトリックス層と、該ブラックマトリックス層の開口部内の透明基板上に形成された蛍光体層とを備えた電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、透明基板上にブラックマトリックス層を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層上にフォトリソグラフィ法により開口部レジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして、前記ブラックマトリックス層をエッチングして開口部を形成する工程と、前記ブラックマトリックス層をマスクとして、前記ブラックマトリックス層開口部を切削して凹形形状を形成する工程と、前記凹形形状の内面とブラックマトリックス層を透明導電膜で導通する工程と、前記凹形形状の内面に蛍光体層を形成する工程と、を有するようにしたものである。
【００１８】
請求項８に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、前記ブラックマトリックス層の凹形形状開口部をウェットエッチング法によって切削形成するようにしたものである。
【００１９】
請求項９に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、前記ブラックマトリックス層が酸化クロム、酸化チタン、窒化クロム、窒化チタン、酸窒化クロム、酸窒化チタンのいずれかに１種による１層構造、もしくはクロムあるいはチタンと前記１種以上との組み合わせによる多層構造で形成され、前記ブラックマトリックス層を前記凹形形状作製時のウェットエッチングのマスクとするようにしたものである。
【００２０】
請求項１０に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、前記電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法において、ブラックマトリックス層にスペーサを設ける工程を含むようにしたものである。
【００２１】
請求項１１に記載の電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法は、前記スペーサを設ける工程において、スペーサを前記透明基板の溝状開口部に挿入して保持する工程を含むようにしたものである。
【００２２】
上述したように、本発明では、障壁層を形成するのに、障壁用材料を塗布またはめっき析出する等のアディティブ法で形成するのではなく、ガラスを母材とする透明基板を選択的に切削削除するサブトラクティブ法で形成する電界放出型ディスプレイの前面板の製造方法を提供するものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第１の実施の形態を模式的に示す部分平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。図３は本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第２の実施の形態を模式的に示す部分平面図であり、図４は図３のＢ−Ｂ線における断面図である。図５は本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第３の実施の形態を模式的に示す部分平面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ線における断面図である。図７は本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第４の実施の形態を模式的に示す部分平面図であり、図８は図７のＤ−Ｄ線における断面図である。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明における第１の実施形態を図１、図２に示し、第１の実施形態の製造方法を説明する工程図を図９に示す。図１、図２および図９に基づいて説明する。図１および図２に示すように、本発明の電界放出型ディスプレイの前面板１は、透明基板２と、この透明基板２の一方の面に形成されたブラックマトリックス層３を備え、ブラックマトリックス層３は複数の開口部４を有し、この開口部４は透明基板の表面より窪んだ凹形形状をしており、その各々の凹形形状の開口部４内には赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の各色で発光する蛍光体材料の１つが充填され、前面板１はそのＲＧＢ各色のマトリックス状の蛍光面が３つからなる組を多数配列した蛍光体層５を構成している。さらに、ブラックマトリックス層３および蛍光体層５を含む凹形形状開口部４内面に、導電性物質でメタルバック層６が形成され、凹形形状開口部４とブラックマトリックス層３とは導通している。
なお、メタルバック層６はブラックマトリックス層３および蛍光体層５の上を覆っているが、便宜上、図１では、蛍光体層５の上のメタルバック層は除いた状態で図示している。
【００２５】
本発明の電界放出型ディスプレイの前面板１を構成する透明基板２としては、従来から電界放出型ディスプレイに用いられているガラス基板、例えば液晶ディスプレイ用途やプラズマディスプレイ用途などの無アルカリガラス基板、低アルカリガラス基板、ソーダライムガラス基板、さらには石英基板等を使用することができ、厚さは０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度とすることができる。
【００２６】
本発明の電界放出型ディスプレイの前面板１に用いられるブラックマトリックス層３の役割は、電界放出型ディスプレイにおける画像表示時のコントラスト向上が目的であるため、透明基板側に接して低反射膜である金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物が設けられる。さらにアノード基板である前面板１全体を同電位とするための導通回路の作用を持たせるため、通常、導電性を有する金属薄膜を前記の低反射膜に積層するのが好ましい。また、本発明の電界放出型ディスプレイの前面板１の製造方法では、ブラックマトリックス層３の開口部を凹形形状に作製する時に、ブラックマトリックス層３をウェットエッチングのマスクとして用いて、透明基板をウェットエッチングして凹形形状にするので、ブラックマトリックス層３には耐フッ酸性の金属系薄膜が用いられる。
このようなブラックマトリックス層３としては、酸化クロム、酸化チタン、窒化物である窒化クロム、窒化チタン、酸窒化物である酸窒化クロム、酸窒化チタンのいずれかに１種による１層構造、もしくはクロムあるいはチタンと前記１種以上との組み合わせによる多層構造が用いられ、真空蒸着法やスパッタリング法等の真空成膜法により、膜厚０．０４μｍ〜０．３μｍ程度の範囲で形成する。例えば、酸化クロム／クロムの２層構造または酸化クロム／クロム／酸化クロムの３層構造等が挙げられる。
【００２７】
ブラックマトリックス層３の凹形形状の開口部４の大きさ、形成ピッチ等は、背面板の電子放出素子の形成ピッチ、ゲート電極の形成ピッチに対応して適宜設定することができる。凹形形状の開口部４の透明基板表面からの深さは２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。なお、開口部４の形状は、図示例では長方形であるが、これに限定されるものではなく、例えば、横断面形状が多角形、楕円等適宜設定することができる。
【００２８】
蛍光体層５は、赤色発光性の蛍光体層５Ｒ、緑色発光性の蛍光体層５Ｇ、青色発光性の蛍光体層５Ｂからなり、通常用いられるフォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等によって、凹形形状開口部の内部に形成される。
使用する蛍光体としては特に制限はなく、従来から電界放出型表示装置に使用されている蛍光体を使用することができる。具体的には、例えば、赤色発光蛍光体として、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｅｕ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｅｕ、ＹＢＯ３：Ｅｕ、ＳｎＯ２：Ｅｕ、ＳｃＢＯ３：Ｅｕ、Ｚｎ３（ＰＯ４）２：Ｍｎ、ＧｄＢＯ３：Ｅｕ、ＬｕＢＯ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ等が用いられ、緑色発光蛍光体として、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＢａＡｌ１２Ｏ１９：Ｍｎ、ＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｍｎ、ＬｕＢＯ３：Ｔｂ、ＳｃＢＯ３：Ｔｂ、Ｓｒ６Ｓｉ３Ｏ３Ｃｌ４：Ｅｕ、ＺｎＢａＯ４：Ｍｎ、ＺｎＯ：Ｚｎ、Ｇｄ２Ｏ２Ｓ：Ｔｂ、ＺｎＧａ２Ｏ４：Ｍｎ等が挙げられ、青色発光蛍光体として、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＢａＭｇＡｌ１４Ｏ２３：Ｅｕ、ＣａＷＯ４：Ｐｂ、ＺｎＳ：Ａｇ、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＧａＯ４、ＺｎＳ：Ａｇ等を用いることができる。
【００２９】
本発明の第１の実施形態では、電子ビームの照射によって蛍光体層に生じる電圧チャージ現象を抑制するために、ブラックマトリックス層３上、および蛍光体層５を含む凹形形状開口部４内面に、導電性物質でメタルバック層６が形成されている。メタルバック層６を設けることにより、凹形形状開口部４の内部壁面に導電性を与え、かつブラックマトリックス層と導通されている。
【００３０】
本発明の前面板を用いた電界放出型ディスプレイでは、背面板から放出された電子ビームが、対応するブラックマトリックス層の開口部４に位置する蛍光体層５に衝突して、蛍光体層５を発光させて表示が行なわれる。この際に放出される２次電子や電子ビームの散乱電子は、導電性を付与された凹形形状開口部４の壁面で阻止、捕獲されるため、隣接するセルへのクロストークや壁面のチャージアップ等による表示品質の低下を防ぐことができる。
【００３１】
（第１の実施形態の製造方法）
第１の実施形態の製造方法を図９に基づいて説明する。ガラス基板等の透明基板２上にスパッタリング、蒸着等の真空成膜法で酸化クロム等の低反射金属化合物とクロムの２層膜を、この順に設け、次にこの２層膜上にフォトリソグラフィ法により開口部を形成するためのフォトレジストパターンを形成し（図示せず）、このフォトレジストパターンに基づいて露出した２層膜をエッチング除去し、次にフォトレジストパターンを剥離して、透明基板２上にパターン化した導電性のブラックマトリックス層３と開口部４’を形成する（図９（ａ））。
なお、フォトレジストパターンはこの段階で必ずしも剥離する必要はなく、次工程の透明基板のエッチング後に剥離してもよい。
【００３２】
次にフッ酸やバッファフッ酸等のガラスのエッチング液を用いて、ブラックマトリックス層の開口部４’をエッチングし、凹形形状開口部４を形成する（図９（ｂ））。この時、ブラックマトリックス層３の膜面に酸化クロム／クロム、窒化チタン／チタン等のフッ酸系エッチング液に耐性のある膜でブラックマトリックス層を設けておけば、新たにガラスエッチング用のマスクパターンを形成しなくても、エッチングすることが可能である。
【００３３】
凹形形状開口部４のエッチング部分の深さは、２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。一般的に、ディッピング方式のウェットエッチングは基板の厚さ方向への切削量と横方向へのサイドエッチ量が同等である等方性エッチングなので、エッチング深さはブラックマトリックス層開口部４’のパターン寸法およびパターンピッチによる制限を受ける。これに対し、スプレー方式のエッチングを行なえば、サイドエッチ量よりも基板厚さ方向のエッチング量が大きくなるので、パターン寸法等によるエッチング深さの制限が小さくなるので、スプレーエッチングが好ましい。透明基板２のブラックマトリックス層周辺部のエッチングしない領域はフッ酸に耐性がある樹脂フィルム等でマスキングしたり、あるいは治具を用いて周辺部にエッチング液が当たらないようにすることで、スプレーエッチング液の影響を避けることができる。
【００３４】
次に、ブラックマトリックス層の凹形形状開口部４に、蛍光体層５Ｇを形成する（図９（ｃ））。本発明において、前面板を構成する蛍光体層は従来の電界放出型ディスプレイと同様の方法、材料を用いて形成できる。すなわち、従来使用されている材料と同様の赤色発光蛍光体層、緑色発光蛍光体層、青色発光蛍光体層を、従来と同様の方法であるフォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等で凹形形状開口部４内に形成することができる。図９では緑色発光蛍光体層５Ｇを例示してある。
【００３５】
次に、凹形形状開口部４の内部壁面に導電性を与え、かつブラックマトリックス層３と導通を取るために、蛍光体層５Ｇ形成後、蛍光体層５Ｇおよびブラックマトリックス層３の表面にＡｌ等を斜め蒸着し、厚さ数ｎｍ〜数１０ｎｍのメタルバック層６を形成し、電界放出型ディスプレイの前面板１を得る（図９（ｄ））。メタルバック層６を設けることにより、電子ビームの照射によって蛍光体層５Ｇに生じる電圧チャージ現象を抑制することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
本発明における第２の実施形態を図３、図４に示し、第２の実施形態の製造方法を説明する工程の一部を図１０に示す。図３、図４および図１０に基づいて説明する。
図３、図４および図１０において、図１、図２および図９と対応する部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００３７】
図３、および図４に示すように、本発明の電界放出型ディスプレイの前面板１１は、前記第１の実施形態による電界放出型ディスプレイの前面板１にスペーサ７が設けられた構造をしている。すなわち、透明基板２と、この透明基板２の一方の面に形成されたブラックマトリックス層３を備え、ブラックマトリックス層３は複数の開口部４を有し、この開口部４は透明基板の表面より窪んだ凹形形状をしており、その各々のは凹形形状開口部４内にはＲＧＢ各色で発光する蛍光体材料の１つが充填され、前面板１１はそのＲＧＢ各色のマトリックス状の蛍光面が３つからなる組を多数配列した構造である。さらに、ブラックマトリックス層３上に、メタルバック層６を介して、スペーサ７がスペーサ保持部材８に支えられて設置されている。
なお、メタルバック層６はブラックマトリックス層３および蛍光体層５の上を覆っているが、便宜上、図３では、蛍光体層５の上のメタルバック層は除いた状態で図示している。
【００３８】
本発明の前面板１１を構成する透明基板２、ブラックマトリックス層３、凹形形状４、蛍光体層５およびメタルバック層６は、第１の実施形態と同じ材料を使用し、同じ製造方法で形成できる。
【００３９】
スペーサ７は、前面板と背面板との距離を規定すると共に、電界放出型ディスプレイの真空耐圧を保持する補強機能を有する。したがって、大気圧に耐え、ディスプレイ全面にわたって透明基板がベンディングしないように均一な平面性を保ち、背面板の電子放出素子（エミッタ電極）から放出される電子ビームの軌跡に影響を与えず、ガス放出が少なく真空中で安定である等の特性が求められる。このような特性の材料としてスペーサ７には、通常、ガラス、セラミックス、あるいはガラス、セラミックス表面に蒸着等で導電性金属薄膜を設けた材料が用いられる。スペーサ７の形状は、板状、棒状、十字柱状等の形状を用いることができ、その大きさ、ピッチは、ブラックマトリックス層３、蛍光体層５に応じて適宜設定することができるが、通常、ブラックマトリックス層の領域内に納まる寸法で設計される。前面板と背面板との距離を規定するスペーサ７の高さは、通常、１〜２ｍｍ程度の範囲で用いられる。
【００４０】
本実施形態において、スペーサ７はスペーサ保持部材８に挟まれ、メタルバック層６、ブラックマトリックス層３を介して透明基板２上に固定されている。スペーサ保持部材８は電子によるチャージアップを防ぐために、ニッケル等の金属をパターンめっき法で形成したり、セラミックス、ガラス等に導電性を付与した材料をガラスペースト等で透明基板２上に接着してもちいられる。スペーサ保持部材８の形状、大きさは任意に設定できる。
【００４１】
（第２の実施形態の製造方法）
図１０に示すように、第１の実施形態で得た電界放出型ディスプレイの前面板１（図１０（ａ））のブラックマトリックス層３上に、メタルバック層６を介して、スペーサ保持部材８を形成する。スペーサ保持部材８は、ニッケル等の金属をパターンめっき法で形成したり、セラミックス、ガラス等に導電性を付与した材料をガラスペースト等で透明基板２上に接着して形成する。スペーサ保持部材８の形状、大きさはブラックマトリックス層３上で表示に影響を与えない範囲で、任意に設定できる。
【００４２】
次に、スペーサ７をスペーサ保持用支持体８に挟むことにより、第２の実施形態の電界放出型ディスプレイの前面板１１を形成する（図１０（ｂ））。
【００４３】
本発明の前面板１１を用いた電界放出型ディスプレイでは、背面板から放出された電子ビームが、対応するブラックマトリックス層の開口部４に位置する蛍光体層５に衝突して、蛍光体層５を発光させて表示が行なわれる。この際に放出される２次電子や電子ビームの散乱電子は、開口部４の壁面で阻止、捕獲されるため、隣接するセルへのクロストークやスペーサのチャージアップ等による表示品質の低下を防ぐことができる。
【００４４】
（第３の実施形態）
本発明における第３の実施形態を図５、図６に示し、第３の実施形態の製造方法を説明する工程を図１１およびそれに続く図１２に示す。図５、図６および図１１、図１２に基づいて説明する。
なお、図５、図６および図１１、図１２において、図１、図２および図９と対応する部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００４５】
本発明の電界放出型ディスプレイの前面板２１は、スペーサ７が透明基板２に設けられた溝状開口部９に保持された構造をしている。すなわち、透明基板２と、この透明基板２の一方の面に形成されたブラックマトリックス層３を備え、ブラックマトリックス層３は複数の開口部４を有し、この開口部４は透明基板の表面より窪んだ凹形形状をしており、その各々の凹形形状開口部４内にはＲＧＢ各色で発光する蛍光体材料の１つが充填され、前面板２１はそのＲＧＢ各色のマトリックス状の蛍光面が３つからなる組を多数配列した構造となる。さらに、ブラックマトリックス層３に設けられた溝状開口部９にスペーサ７がはめ込まれて保持されている。
なお、メタルバック層６はブラックマトリックス層３および蛍光体層５の上を覆っているが、便宜上、図３では、蛍光体層５の上のメタルバック層は除いた状態で図示している。
【００４６】
本発明の前面板２１を構成する透明基板２、ブラックマトリックス層３、凹形形状４、蛍光体層５およびメタルバック層６は、第１の実施形態と同じ材料を使用し、同じ製造方法で形成できる。また、スペーサ７は第２の実施形態と同じ材料を使用できる。
【００４７】
本発明の前面板２１を用いた電界放出型ディスプレイでは、背面板から放出された電子ビームが、対応するブラックマトリックス層の開口部４に位置する蛍光体層５に衝突して、蛍光体層５を発光させて表示が行なわれる。この際に放出される２次電子や電子ビームの散乱電子は、開口部４の壁面で阻止、捕獲されるため、隣接するセルへのクロストークや壁面のチャージアップ等による表示品質の低下を防ぐことができる。
【００４８】
（第３の実施形態の製造方法）
第３の実施形態の製造方法を図１１およびそれに続く図１２に基づいて説明する。
ガラス基板等の透明基板２上にスパッタリング、蒸着等の真空成膜法で酸化クロム等の低反射金属化合物とクロムの２層膜を、この順に設け、次にこの２層膜上にフォトリソグラフィ法により開口部を形成するためのフォトレジストパターンを形成し（図示せず）、このフォトレジストパターンに基づいて露出した２層膜をエッチング除去し、次にフォトレジストパターンを剥離して、透明基板２上にパターン化した導電性のブラックマトリックス層３と開口部４’、９’を形成する（図１１（ａ））。なお、フォトレジストパターンはこの段階で必ずしも剥離する必要はなく、次工程の透明基板のエッチング後に剥離してもよい。
【００４９】
次にフッ酸やバッファフッ酸等のガラスのエッチング液を用いて、ブラックマトリックス層の開口部４’、９’をエッチングし、凹形形状開口部４、および溝状開口部９を形成する（図１１（ｂ））。この時、ブラックマトリックス層３の膜面に酸化クロム／クロム、窒化チタン／チタン等のフッ酸系エッチング液に耐性のある膜でブラックマトリックス層を設けておけば、新たにガラスエッチング用のマスクパターンを形成しなくても、エッチングすることが可能である。
凹形形状開口部４のエッチング部分の深さは、２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。また、溝状開口部９の深さは、凹形形状開口部４の深さに順じて同じ深さとなる。
【００５０】
次に、ブラックマトリックス層の凹形形状開口部４に蛍光体層５Ｇを形成する（図１１（ｃ））。本発明において、前面板を構成する蛍光体層５Ｇは従来の電界放出型ディスプレイと同様の方法、材料を用いて形成できる。すなわち、従来使用されている材料と同様の赤色発光蛍光体層、緑色発光蛍光体層、青色発光蛍光体層を、従来と同様の方法であるフォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等で凹形形状開口部４内に形成することができる。
【００５１】
次に、凹形形状開口部４の内部壁面に導電性を与え、かつブラックマトリックス層３と導通を取るために、蛍光体層５Ｇ形成後、蛍光体層５Ｇおよびブラックマトリックス層３の表面にＡｌ等を斜め蒸着し、厚さ数ｎｍ〜数１０ｎｍのメタルバック層６を形成する（図１２（ｄ））。
【００５２】
次に、ブラックマトリックス層３に設けられた溝状開口部９にスペーサ７をはめ込み固定することにより電界放出型ディスプレイの前面板２１が形成される（図１２（ｅ））。
【００５３】
（第４の実施形態）
本発明における第４の実施形態を図７、図８に示し、第４の実施形態の製造方法を説明する工程図を図１３に示す。図７、図８および図１３に基づいて説明する。
なお、図７、図８および図１３において、図１、図２および図９と対応する部分には同一の符号を付し、その詳細説明は省略する。
【００５４】
上記の実施形態１〜３では、導電性物質としてメタルバック層を設ける形態を説明したが、第４の実施形態は、図７、図８に示すように、ブラックマトリックス層の凹形形状開口部４を形成後に、透明導電性物質１０を設けることもできる。第４の実施形態に示す電界放出型ディスプレイの前面板３１は、ブラックマトリックス層の凹形形状開口部４を設けた後、凹形形状開口部４内面およびブラックマトリックス層３の表面に、電圧チャージ現象を抑制する導電性物質として酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や酸化錫等の透明導電膜１０を形成し、凹形形状４の内面とブラックマトリックス層３を導通した後、次に透明導電膜１０を設けた凹形形状開口部４に蛍光体層５Ｇを形成するものである。
【００５５】
本実施形態の前面板３１は、実施形態２および３に示すように、ブラックマトリックス層上もしくは透明基板に設けた溝状開口部に、さらにスペーサを設けた形態とすることも可能である（図示せず）。
【００５６】
（第４の実施形態の製造方法）
第４の実施形態の製造方法を図１３に示して説明する。
ガラス基板等の透明基板２上にスパッタリング、蒸着等の真空成膜法で酸化クロム等の低反射金属化合物とクロムの２層膜を、この順に設け、次にこの２層膜上にフォトリソグラフィ法により開口部を形成するためのフォトレジストパターンを形成し（図示せず）、このフォトレジストパターンに基づいて露出した２層膜をエッチング除去し、次にフォトレジストパターンを剥離して、透明基板２上にパターン化した導電性のブラックマトリックス層３と開口部４’を形成する（図１３（ａ））。なお、フォトレジストパターンはこの段階で必ずしも剥離する必要はなく、次工程の透明基板のエッチング後に剥離してもよい。
【００５７】
次にフッ酸やバッファフッ酸等のガラスのエッチング液を用いて、ブラックマトリックス層の開口部４’をエッチングし、凹形形状開口部４を形成する（図１３（ｂ））。この時、ブラックマトリックス層３の膜面に酸化クロム／クロム、窒化チタン／チタン等のフッ酸系エッチング液に耐性のある膜でブラックマトリックス層を設けておけば、新たにガラスエッチング用のマスクパターンを形成しなくても、エッチングすることが可能である。
凹形形状開口部４のエッチング部分の深さは、２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定することができる。
【００５８】
次に、凹形形状開口部４の内部壁面および底部に導電性を与え、かつブラックマトリックス層３と導通を取るために、スパッタリング、蒸着等の方法により透明導電膜１０を形成する（図１３（ｃ））。
【００５９】
次に、ブラックマトリックス層の凹形形状開口部４に蛍光体層５Ｇを設け、電界放出型ディスプレイの前面板３１を形成する（図１３（ｄ））。本発明において、前面板を構成する蛍光体層５Ｇは従来の電界放出型ディスプレイと同様の方法、材料を用いて形成できる。すなわち、従来使用されている材料と同様の赤色発光蛍光体層、緑色発光蛍光体層、青色発光蛍光体層を、従来と同様の方法であるフォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法等で凹形形状開口部４内に形成することができる。
【００６０】
【実施例】
ソーダライムガラス基板上にスパッタリング法により酸化クロム膜５０ｎｍとクロム膜１００ｎｍの２層薄膜を形成して厚さ１５０ｎｍの導電性のブラックマトリックス層とした。上記ブラックマトリックス層上に感光性レジストを１μｍの厚さに塗布し、露光、現像してレジストパタ−ンを形成した。続いて露出したブラックマトリックス層のクロムとその下層の酸化クロムをクロムエッチャント（ザ・インクテック社製ＭＲ−Ｅ２０００）にてエッチング除去し、画素用のブラックマトリックス層開口部を得た。
【００６１】
次に、レジストパターンを残したままで、上記ブラックマトリックス層開口部をフッ酸水溶液でスプレーエッチングし、レジストパターンを剥離して、深さ８０μｍの凹形形状の開口部を形成した。
【００６２】
続いて、上記のブラックマトリックス層の凹形形状開口部にスクリーン印刷法でＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体層を形成した後、ブラックマトリックス層および蛍光体層上にＡｌを１０ｎｍの厚さに斜め蒸着してメタルバック層を形成し、本発明の電界放出型ディスプレイの前面板を得た。
【００６３】
この前面板と別途製作した背面板とを組み合わせて、電界放出型ディスプレイを作製して表示させたところ、高品質の画像が得られた。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように、  本発明の前面板を用いた電界放出型ディスプレイでは、背面板から放出された電子ビームが、対応するブラックマトリックス層の凹形形状開口部に位置する蛍光体層に衝突して、蛍光体層を発光させて表示が行なわれる。この際に放出される２次電子や電子ビームの散乱電子は、凹形形状開口部の壁面で阻止、捕獲されるため、隣接するセルへのクロストークやスペーサのチャージアップ等による表示品質の低下を防ぐことができる。
【００６５】
したがって、本発明による電界放出型ディスプレイの前面板は、従来のような障壁層を形成するための工程が不要であり、さらにブラックマトリックス層をガラスエッチングのマスクとして用いるので前面板の製造工程が短縮され、歩留り向上が図れ、材料費も低減される。また、従来の障壁層の役割を透明基板が兼ねるので、構造上も強度が高い構成となり、大面積の基板に対しても均一な高さの障壁層の役割を果たし、異常放電が少なく、高い信頼性を有する。さらに、凹形形状開口部に形成された蛍光体層は、底面のみでなく周囲の壁面上にも形成されるので、蛍光体塗布面が増え、電子ビームによる発光効率が高まるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第１の実施の形態を示す部分平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線における断面模式図
【図３】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第２の実施の形態を示す部分平面図
【図４】図３のＢ−Ｂ線における断面模式図
【図５】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第３の実施の形態を示す部分平面図
【図６】図５のＣ−Ｃ線における断面模式図
【図７】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第４の実施の形態を示す部分平面図
【図８】図５のＤ−Ｄ線における断面模式図
【図９】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第１の実施の形態の製造方法を説明する工程図
【図１０】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第２の実施の形態の製造方法の一部を説明する工程図
【図１１】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第３の実施の形態の製造方法を説明する工程図
【図１２】図１１に続く本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第３の実施の形態の製造方法を説明する工程図
【図１３】本発明の電界放出型ディスプレイの前面板の第４の実施の形態の製造方法を説明する工程図
【符号の説明】
１、１１、２１、３１  本発明の電界放出型ディスプレイの前面板
２  透明基板
３  ブラックマトリックス層
４’    ブラックマトリックス層開口部
４  ブラックマトリックス層凹形形状開口部
５  蛍光体層
５Ｒ  赤色蛍光体層
５Ｂ  青色蛍光体層
５Ｇ  緑色蛍光体層
６  メタルバック層
７  スペーサ
８  スペーサ保持部材
９  スペーサ保持用溝状開口部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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