(57)【要約】【課題】フェイスプレートパネルに着色を行うなどして輝度を低下することなく、高いコントラストを得られるカラー表示装置を提供する。【解決手段】フェイスプレートパネル１の内面に、所定のパターンで蛍光体層２Ｒ、２Ｇ、２Ｂとブラックマトリックス３が塗布形成されたカラー表示装置において、前記ブラックマトリックス３は、塗布される塗布液の状態で、粒状物質を含む。このようにすることにより、粒状物質がブラックマトリックス３への外光を拡散させる。また、ブラックマトリックス３を形成する塗布液の材料を規定することで、彩度や抵抗率をコントロールする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェイスプレートパネルの内面に、所定のパターンで蛍光体層とブラックマトリックスが塗布形成されたカラー表示装置において、前記ブラックマトリックスは、塗布される塗布液の状態で、粒状物質を含むことを特徴とするカラー表示装置。
【請求項２】
前記粒状物質は、最大径に対する最小径の比率が３０％以上であって、かつ、実質的に平面を有さないことを特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
【請求項３】
前記ブラックマトリックスの前記塗布液が、顔料または染料を含有することを特徴とする請求項１または２記載のカラー表示装置。
【請求項４】
前記顔料または染料は、前記ブラックマトリックスの前記塗布液全体に占める割合が０．４ｗｔ％以上、２５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項３記載のカラー表示装置。
【請求項５】
前記ブラックマトリックスの前記塗布液が、金属コロイドを含有することを特徴とする請求項３または４記載のカラー表示装置。
【請求項６】
前記金属コロイドは、前記ブラックマトリックスの前記塗布液全体に占める割合が０．１ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項５記載のカラー表示装置。
【請求項７】
前記ブラックマトリックスの材料に含まれる前記粒状物質の最大粒径は、０．３μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６記載のカラー表示装置。
【請求項８】
フェイスプレートパネルの内面に、所定のパターンで蛍光体層とブラックマトリックスが塗布形成されたカラー表示装置において、前記ブラックマトリックスは、波長３８０〜７８０ｎｍにおける反射率が０．５％以下であって、かつ、青、緑、赤の各色の平均波長間の反射率差が０．１％以下であることを特徴とするカラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン受像器やコンピュータモニタに用いられるカラー受像管等のカラー表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、カラー受像管のフェイスプレートパネル内面には、青、緑、赤の各色の蛍光体層がドットやストライプ状に配列形成されており、この蛍光体層に電子ビームが衝突し蛍光体が各色に発光することにより画像が形成される。隣接しあう蛍光体ドットや蛍光体ストライプの間には、外光を吸収しコントラストを向上させるためにブラックマトリックスと呼ばれる光吸収層（黒色層）が設けられている。
【０００３】
このようなカラー受像管の画質向上のためにフェイスプレートや蛍光体層について、様々な工夫が検討されている。例えば、フェイスプレートパネルの生地に着色を行う技術が古くから知られている他に、パネルの外表面に光選択吸収層を設けるとともに、黄色顔料層と黒色層とが積層された積層体によってブラックマトリックスを構成する技術や（例えば、特許文献１参照）、また、ブラックマトリックスに緑色顔料を混合するとともに、赤と青の蛍光体層とフェイスプレートパネル内面との間にそれぞれの色の顔料層を積層する技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２５１７５６号公報
【特許文献２】
特開平８−１２９９６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような技術では、次のような問題があった。
【０００６】
まず、フェイスプレートパネルに着色を行う技術では、コントラストは向上するものの、光透過率を下げることにより、フェイスプレートパネルを介して見る画像の輝度が低下してしまい、明るい映像を映し出すのに不利であった。このように、フェイスプレートパネルの光透過率に着目するだけでは、輝度を向上させればコントラストが低下し、コントラストを向上させれば輝度が低下するという、相反する特性がある。
【０００７】
また、特許文献１記載の技術では、フェイスプレートパネルの外面に光選択吸収層を設けるため、フェイスプレートパネルの内面に形成された蛍光体層からの発光が光選択吸収層に吸収され、これも輝度の低下につながるという問題があった。
【０００８】
また、特許文献２記載の技術では、黒色膜の緑色顔料の付加構成を黒色膜とフェイスプレートパネル内面との間に緑色顔料層を積層形成して構成することにより、各蛍光体層の発光特性のバランスを向上できるものの、コントラストの向上にはまだ改善の余地があった。
【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、輝度を低下することなく、高いコントラストを実現することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のカラー表示装置は、フェイスプレートパネルの内面に、所定のパターンで蛍光体層とブラックマトリックスが塗布形成されたカラー表示装置において、前記ブラックマトリックスは、塗布される塗布液の状態で、粒状物質を含む。このようにすることにより、粒状物質がブラックマトリックスへの外光を拡散させる。
【００１１】
また、本発明のカラー表示装置は、前記ブラックマトリックスの前記塗布液が、顔料または染料を含有する。このようにすることにより、ブラックマトリックスの彩度を調整することができる。
【００１２】
さらに、本発明のカラー表示装置は、前記ブラックマトリックスの前記塗布液が、金属コロイドを含有する。このようにすることにより、ブラックマトリックスの抵抗率を調整することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について以下に詳しく説明する。
【００１４】
まず、一般的な方法と同じく、フェイスプレートパネルの内面にフォトレジスト液を塗布しこれを乾燥させた後、形成する蛍光面のパターンに対応する多数の開孔を有したシャドウマスクを介して、高圧水銀灯を用いて硬化露光を行い現像する。これにより、フェイスプレートパネル内面に所望（例えばストライプ状）のレジストパターンが形成される。次に、この上からブラックマトリックスを形成するために黒色液を塗布し乾燥させた後、酸性液や過酸化水素水等を用いたエッチング処理によってレジストパターンを除去する。その後、このレジストパターンの跡に、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の各色の蛍光体液を順次塗布し露光現像を行うことで、各色間をブラックマトリックスで埋められた蛍光体層を形成する。これをモデル的に示したものを図１に示す。フェイスプレートパネル１の内面に、各色に対応する蛍光体層２Ｂ、２Ｇ、２Ｒと、その間にブラックマトリックス３が形成されている。
【００１５】
このような蛍光面において、本発明では、ブラックマトリックスを形成するために塗布する黒色液として、カーボンブラックに、粒状物質を含有させることを特徴としている。しかも、その粒状物質として、顔料、染料、金属コロイドなどを用いることが好ましい。この点について、さらに詳しく説明する。
【００１６】
黒色液の主成分であるカーボンブラックは、光透過性が低く、薄膜でも容易に遮蔽することができるため、蛍光体発光層間を埋めることで外光を吸収してコントラストを向上させるために従来から使用されているが、微視的に見た形状が平らな面をもつ鱗片状であるため、表面における拡散反射成分が比較的大きく、外光の反射を抑える点で十分であるとはいえない。そこで、カーボンブラックを主成分とする黒色液に粒状物質を含有させることにより、表面における拡散反射を低減させることができる。なお、粒状物質は、カーボンブラックそのものの形状を粒状に形成したものを黒色液に用いてもよいし、また、粒状物質である顔料、染料、金属コロイドなどを黒色液に混合させるとさらなる効果を得られるのでなおよい。なお、ここで述べる粒状物質とは、鱗片状物質や直方体、立方体のように主面となる平面を実質的にもたない、基本的には表面が曲面からなる形状の物質で、かつ、最大径に対する最小径の比率が３０％以上のものを指す。また、例えば球体の一部が欠けてその部分が平面となっているもののように、主面とならない平面を有するものも、ここでいう粒状物質に含まれる。
【００１７】
次に、黒色液の調整を試みた結果を示す。
【００１８】
カーボンブラックを主体にした黒色液に黒色の顔料を添加し、その添加割合によって反射率がどのように変化するかについて調査を行った。各色に対応する波長領域の平均波長（赤：７００ｎｍ、緑：５５０ｎｍ、青：４５０ｎｍ）において、黒色顔料を０〜１．０ｗｔ％の範囲で変化させたときの反射率を測定した。この結果を図２に示す。
【００１９】
ブラックマトリックスの可視光領域（３８０〜７８０ｎｍ）内での反射率は０．５％以下であることが望ましい。測定結果から、各色の平均波長において反射率を０．５％以下とするためには黒色顔料を０．３ｗｔ％以上含有させると十分であることがわかるが、形成されるブラックマトリックスの色合いや彩度を考慮すると、各色の平均波長での反射率差は０．１％以内に抑えられることが望ましく、黒色顔料の含有率が０．３ｗｔ％のときには反射率差がまだ大きすぎる。各色の平均波長間で反射率差がほとんど生じないようにするためには、黒色顔料の含有率を０．４ｗｔ％以上とするとよい。なお、上限としては、顔料の含有率は３０ｗｔ％あたりから黒色液内での分散性が悪くなり導電性に悪影響を及ぼすため、最大でも２５ｗｔ％までに抑えることが好ましい。
【００２０】
ここで、従来のカーボンブラックと本発明のカーボンブラックの反射率を比較したものを図３に示す。波線で示した従来例は、鱗片状のカーボンブラックのみからなる従来のブラックマトリックスであり、実線で示した本発明例は、鱗片状のカーボンブラックに０．５ｗｔ％の顔料を含有させたブラックマトリックスである。従来例では、視感度のピーク波長付近である緑色波長領域（５５０ｎｍ付近）における反射率は０．５％程度であるが、特定の波長、例えば赤色波長領域（７００ｎｍ近辺）における反射率が１％を超えた値と高く、この場合赤みがかったグレーに近い黒色となる。本発明では、可視光領域の全ての波長で反射率は０．５％以下であり、かつ、各色の平均波長間の反射率差が０．１％以下となっている。このことにより、外光の反射がほとんどなく、かつ、画面の色が黒でない色味を持たないようにすることができる。
【００２１】
また、このとき用いる黒色顔料は、緑黒系のものよりも青黒系のものがよい。３色の波長領域のうちもっとも反射率が高くなる傾向のある赤色波長領域において、青黒系のものの方が緑黒系のものに比べて反射率がより低いからである（例えば、含有率を０．５ｗｔ％としたとき、赤色平均波長７００ｎｍにおいて、青黒系顔料では反射率が０．１％であるのに対し、緑黒顔料では０．２６％である。）。ここでは、青黒顔料として、アントシアン系ブルーやプロトシアニン系ブルーを用いた。具体例としては、コバルトブルー、ウルトラマリン、セルリアンブルー、プルシアンブルー、マンガニーズブルーなどを用いるとよい。
【００２２】
このように、黒色液を構成する材料に粒状である顔料を加えることで、顔料が光を拡散させる役割を果たすため、反射率は低くなる。そのうえ、黒色としての色味については、カーボンブラックだけで構成された場合に比べて彩度が低く、Ｃ＊が１．２５以下の黒色となるので、よりコントラストを向上させることができる。
【００２３】
また、顔料は、粒径の小さいものがよい。粒径が大きすぎると、各粒子が広い面を形成し、その面において外光反射を生じ発光輝度損を生じるからである。一方、粒径が小さいと、面を形成しにくくしかも凹凸になりやすいため、外光は乱反射され、発光輝度の損失が少ない。具体的には、最大粒径が０．３μｍ以下のものがよい。
【００２４】
なお、顔料の他に、染料を用いてもよい。この場合も、粒状物質である染料とカーボンブラックを混合させることで、反射率を低減する作用を奏する。染料には、やはり青黒系のものを用い、例えばプロトシアニン系ブルーの染料が適している。
【００２５】
なお、ブラックマトリックスには、ある程度の導電作用を必要とする。黒色液に顔料を含有させることにより抵抗率が上がり、導電性が低下してしまう傾向があるため、黒色液にさらに金属コロイドを添加することが望ましい。図４は、黒色液の顔料の含有率を０．５ｗｔ％で一定とし、金属コロイドの含有率を変化させたときのブラックマトリックスの抵抗率を測定した図である。抵抗率が１×１０９Ω・ｃｍ以下であれば十分な導電性が得られるので、測定結果から判断すると、金属コロイドは０．１ｗｔ％以上含有することが好ましい。金属コロイドも粒状物質であるので、反射率を低く抑える作用を奏している。なお、金属コロイドとしては、チタン、アンチモン、インジウム等を含むものが挙げられ、例えばＡＴＯを用いるとよい。
【００２６】
ここで、本発明の効果を調べるため、次の比較実験を行った。
【００２７】
本発明の実施の形態として、ほとんど着色のされていない光透過率の高いガラス（光透過率８０％）生地のフェイスプレートパネルに、黒色顔料を０．５ｗｔ％、金属コロイドを０．１ｗｔ％含有したカーボンブラックを主成分とする黒色液からなるブラックマトリックスと、蛍光体層を形成した。また、比較例として、着色によって透過率を低くしたガラス（光透過率４２％）生地のフェイスプレートパネルに、カーボンブラックを主成分とし黒色顔料や金属コロイドを含まない黒色液からなるブラックマトリックスと、蛍光体層を形成した。これらを比較すると、コントラストを示すＬａｂ値が、本発明の実施の形態では３１．７、比較例では３０．５であり、本発明では光透過率の高いガラスを用いていても、光透過率の低いガラスを用いた場合とほとんど同じコントラストを実現することができることがわかった。また、これら２種類について、カラー受像管を同じ条件で動作させたときの輝度を比較すると、本発明の実施の形態の方が比較例より１．６倍高い値を示した。
【００２８】
なお、上記では、カラー受像管のフェイスプレートを例に挙げて説明を行ったが、本発明はこれに限ったものではなく、同様に蛍光体層などの発光層とその間を埋める黒色層を有するパネルを用いた他のカラー表示装置として、例えば、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ、電界放出型ディスプレイなどに適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のような構成とすることにより、外光反射を抑えてコントラストの向上を図れ、しかも高い輝度を実現することができ、より画質のよいカラー表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラックマトリックスと蛍光体層の形成されたフェイスプレートパネル断面モデル図
【図２】黒色液内の顔料の含有率を変化させた際の反射率の変化を示す図
【図３】従来のブラックマトリックスと本発明のブラックマトリックスとの反射率を比較する図
【図４】黒色液内の金属コロイドの含有率を変化させた際の抵抗率の変化を示す図
【符号の説明】
１　フェイスプレートパネル
２Ｂ、２Ｇ、２Ｒ　蛍光体層
３　ブラックマトリックス
【図１】
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【図２】
2004146232.tif 000004
【図３】
2004146232.tif 000005
【図４】
2004146232.tif 000006