(57)【要約】【課題】コストダウンが可能なメタルバックを備えた表示装置を提供する。【解決手段】電子源から照射される電子線８０により励起されて発光する蛍光体層１１１が透光性基板１１０の内面に形成され、蛍光体層１１１の前記電子源側に金属薄膜のメタルバック１１４が形成された表示装置において、メタルバック１１４は銀薄膜であり、該銀薄膜を蛍光体層１１１の電子源側に直接形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体層が透光性基板の内面に形成され、該蛍光体層の前記電子源側に金属薄膜のメタルバックが形成された表示装置において、
該メタルバックは銀薄膜であり、該銀薄膜が前記蛍光体層の電子源側に直接形成されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
絶縁性基板上に多数の電子放出素子がマトリクス状に形成された背面パネルと、該背面パネルに対向して配置された透光性基板の内面に前記電子放出素子からの電子線によって励起され発光する蛍光体層が形成され該蛍光体層の前記電子放出素子側にメタルバックが形成された前面パネルと、前記背面パネルと前記前面パネルとの間に垂直に配設されてその間隔を維持する支持体と、枠部材とを備え、前記背面パネルと前記前面パネルと前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、
前記メタルバックは銀薄膜であり、該銀薄膜が前記蛍光体層の前記電子放出素子側に直接形成されていることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項３】
透光性基板の内面に電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体層を形成する工程と、該蛍光体層の前記電子源側に金属薄膜のメタルバックを形成する工程とで形成される前面パネルの製造方法において、
前記メタルバックを形成する工程は銀鏡反応を用いて直接前記蛍光体層の前記電子源側に銀薄膜を形成する工程であることを特徴とする前面パネルの製造方法。
【請求項４】
前記メタルバックを形成する工程がスプレー法を用いて前記銀鏡反応をおこなわせ、前記銀薄膜を形成するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の前面パネルの製造方法。
【請求項５】
絶縁性基板上に多数の電子放出素子がマトリクス状に形成された背面パネルに対向して配置された透光性基板の内面に該電子放出素子から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体層を形成する工程と、該蛍光体層の該電子放出素子側に金属薄膜のメタルバックを形成する工程とで形成される平面型表示装置に用いられる前面パネルの製造方法において、
前記メタルバックを形成する工程は銀鏡反応を用いて直接前記蛍光体層の前記電子放出素子側に銀薄膜を形成する工程であることを特徴とする平面型表示装置に用いられる前面パネルの製造方法。
【請求項６】
前記メタルバックを形成する工程がスプレー法を用いて前記銀鏡反応をおこなわせ、前記銀薄膜を形成するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の平面型表示装置に用いられる前面パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陰極線管（以下ＣＲＴと略す）や冷陰極素子の電子放出素子をマトリクス状に配設した平面型表示装置であるＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体を備えた表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビのブラウン管に代表される陰極線管（以下ＣＲＴと略す）や冷陰極素子の電子放出素子をマトリクス状に配設した平面型表示装置であるＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）では、ＣＲＴの電子銃やＦＥＤの電子放出素子等の電子源から照射された電子線により励起されて発光する蛍光体が前面に配置された透光性基板の内側に設けられている。
【０００３】
通常、蛍光体の電子源側（以下蛍光体の上と略す）には、電子線照射による蛍光体の劣化を保護するために、アルミニウムの薄膜であるメタルバックが設けられている。このメタルバックは、上記蛍光体保護の他に蛍光体の発光光のうちメタルバック側に向かう光を透光性基板側に反射させて発光輝度を向上させ、また、蛍光体にチャージした電荷をメタルバックに移動させて蛍光体の帯電を防止する機能も合わせ持っている。勿論電子源から照射される電子を加速する加速電極としての機能も有している。
【０００４】
一般に、このメタルバックは、例えば下記特許文献１に開示されているように、蛍光体上に例えばエマルジョン方式やラッカー方式等により有機被膜のフィルミング膜を形成し、フィルミング膜の上にＦＥＤの場合ではアルミニウムを約８０〜１００ｎｍ程度に蒸着し、その後、４５０℃以上の温度でベーキングして有機被膜のフィルミング膜を分解除去して完成する。
【０００５】
フィルミング膜を設けず、直接アルミニウムを蒸着すると、蛍光体は粒径１〜５μｍの蛍光体粒子が２〜３層積層されて構成されているので、その表面には凹凸があり、連続したアルミニウム薄膜が形成され難く、導電性が低下して蛍光体の帯電防止機能が低下し、また、電圧ドロップが生じて加速電極としての電子加速機能が低下する。
【０００６】
メタルバックには、一般に、導電性と反射率特性の点からアルミニウムが用いられるが、アルミニウムの反射率（約９２％）より反射率が約９８％と良好な銀を用いて輝度を向上させたＣＲＴ用メタルバックが、下記特許文献２で開示されている。
【０００７】
一般に、銀は２００℃程度の温度で酸化されるため、単にアルミニウムに替えて銀を用いると、フィルミング膜の熱分解の過程で銀メタルバックが酸化して反射率特性が劣化してしまう。そこで、特許文献２では、その図２の工程図で示されるように、蛍光体の上にフィルミング膜と透明導電膜を順に形成し、蛍光体と透明導電膜との間のフィルミング膜を熱分解して除去した後に、透明導電膜の上に銀を蒸着させてメタルバックを形成するようにしている。
【０００８】
また、透光性基板の内面に塗布し焼結した蛍光体に銀薄膜のメタルバックを形成する技術として、下記特許文献３に示される方法がある
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−３６３５５号公報
【特許文献２】
特開平６−２９５６６６号公報
【特許文献３】
特開２００１−２９５０５９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、メタルバックの金属材料としてアルミニウムに替えて銀を用いた上記特許文献２では、蛍光体の上にフィルミング膜と透明導電膜を順に形成し、蛍光体と透明導電膜との間のフィルミング膜を熱分解して除去した後に、透明導電膜の上に銀を蒸着させてメタルバックを形成するようにしている。このようにすれば、フィルミング膜の熱分解工程で生じるガスが抜ける微細な孔のピンホールがメタルバックに形成されるのを防ぐことができ、かつ、銀による反射率の向上で輝度を向上させることができる。
【００１１】
しかし、上記特許文献２の技術では、フィルミング工程，透明導電膜形成工程や銀蒸着工程が必要で、工程が複雑で工数がかかり、コストダウンが容易でないという問題がある。
【００１２】
また、上記特許文献１の技術でも、フィルミング工程やアルミニウム蒸着工程が必要で、工程が複雑で工数がかかり、コストダウンが容易でない。
【００１３】
特に、アルミニウムや銀の蒸着工程では、高額な設備である真空成膜装置が必要で、設備の償却費用が加算されてコストダウンが困難である。
【００１４】
本発明は、上記した課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、コストダウンが可能なメタルバックを備えた表示装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体層が透光性基板の内面に形成され、該蛍光体層の該電子源側に金属薄膜のメタルバックが形成された表示装置において、該メタルバックは銀薄膜であり、該銀薄膜が該蛍光体層の電子源側に直接形成されている構成とする。
【００１６】
そして、該メタルバックを、銀鏡反応を用いて直接該蛍光体層の該電子源側に形成することにより、真空成膜装置等の高額な設備が必要でなくなり、安価に該メタルバックを形成でき、該メタルバックを備えた表示装置を提供できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図を用いて詳細に説明する。なお、全図において、各図に共通な構成要素には同一符号を付して、先出図で一度説明したものについては繰り返した説明を省略する。
【００１８】
本発明は、従来技術のように、表示装置の前面に配置された透光性基板の内面に設けられた蛍光体の上にフィルミング膜を設け、そのフィルミング膜の上にアルミニウム金属薄膜を蒸着してメタルバックを形成するのではなく、直接蛍光体の上に銀鏡反応を利用して銀薄膜のメタルバックを直接形成することに特徴がある。
【００１９】
以下、電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体を備えた表示装置のうちの一つである平面型表示装置（ＦＥＤ）の前面パネルに本発明を適用した実施形態について述べる。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である平面型表示装置であるＦＥＤの前面パネルの模式図を示す。図１において、ＦＥＤの前面パネル１０１は、ガラス等の透光性基板１１０と、透光性基板１１０の内面に塗布された蛍光体１１１と、蛍光体１１１の上に形成された連続する銀薄膜のメタルバック１１４とからなる。なお、図１において、８０は電子源（図示せず）から照射される電子線、１８０は電子線８０で励起された蛍光体１１１から出射される発光光である。
【００２１】
蛍光体１１１は、発光効率の点から一般に粒径１〜５μｍのものが２〜３層１０μｍ程度積層されている。メタルバック１１４は、図３の工程図で後述するように、銀鏡反応を用いて蛍光体１１１上面に連続する銀薄膜として膜厚が約８０〜１００ｎｍ程度形成されており、銀薄膜からなるメタルバック１１４は、図１で示すように、蛍光体１１１の上面の凹凸を覆うように密着して形成されている。このように密着したメタルバックを以下便宜上面接触メタルバックと称する。
【００２２】
図３は、本発明によるＦＥＤの前面パネルの製造工程を模式的に示した図である。本発明では、透光性基板の内面に常法により塗布し焼結した蛍光体に銀薄膜のメタルバックを形成する技術として、前記特許文献３で開示されているスプレーを用いて銀鏡反応を行わせメッキする技術（スプレー法）を用いる。
【００２３】
図３において、先ず、（ａ）図のように、透光性基板１１０の内面に公知の常法により塗布し焼結した蛍光体１１１に純水１５０を水洗用スプレーガン（図示せず）で吹き付ける。次に、（ｂ）図のように、第２塩化錫（ＳｎＣｌ２）を約２〜３％含む酸性の活性液１５１を活性剤用スプレーガン（図示せず）で吹き付け、活性液１５１と純水１５０の濃度勾配を形成する。このとき、活性液１５１は透光性基板１１０側に向かって拡散するので、透光性基板１１０側は活性液の濃度が薄く、逆側はその濃度が濃い濃度勾配となる。そして、しばらく置いてなじませ、蛍光体１１１表面に錫（Ｓｎ）を吸着させる。次に、余分な活性液を、純水を水洗用スプレーガン（図示せず）で吹き付けて洗い流し、（ｃ）図のように、スプレーガン１６０Ａから硝酸銀とアンモニアとを含む弱酸性液（ＰＨ５）を、スプレーガン１６０Ｂから還元剤含有の弱アルカリ液（ＰＨ１２）を同時にスプレーすると、（ｄ）図のように銀鏡反応により銀が錫（Ｓｎ）に置き換わって蛍光体１１１表面に約５秒から１５秒で析出し、蛍光体１１１の層表面上部では連続する銀薄膜（膜厚約８０〜１００ｎｍ）であるメタルバック１１４が形成される。
【００２４】
勿論、蛍光体積層の内層でも各蛍光体１１１の一部表面にも活性液の濃度勾配に応じて銀薄膜が形成されるが、内層の活性液濃度勾配では連続する銀薄膜とはならない。
【００２５】
そして、水洗用スプレーガン（図示せず）で純水を吹き付けて水洗して残留する銀鏡反応後の溶液や置換後の錫等を取り除き、その後８０〜１００℃で乾燥して、完成する。
【００２６】
なお、内部の水分は蛍光体粒子の接触界面を通って蛍光体１１１の層表面上部の連続する銀薄膜であるメタルバック１１４に非常に小さな穴をあけて、そこから放出される。しかし、乾燥温度が８０〜１００℃程度なので突沸が生じなく、ジワジワと抜けるので穴径は小さく無視できることを確認した。
【００２７】
図２は、図１をわかり易く拡大して模式化した前面パネルを示す。図２において、（ａ）は図１の拡大模式図であり、（ｂ）は蛍光体１１１Ａの拡大図である。
【００２８】
図３の工程図の（ｂ）図で説明したように、第２塩化錫（ＳｎＣｌ２）を含む活性液１５１は、透光性基板１１０側が薄く逆側が濃い濃度勾配を有するので、図２（ａ）で示すように、蛍光体１１１の層表面上部には、連続する銀薄膜である膜厚約８０〜１００μｍのメタルバック１１４が蛍光体に密着するように形成されている。そして、内層の各蛍光体１１１の透光性基板１１０側とは逆側の一部表面にも第２塩化錫（ＳｎＣｌ２）を含む活性液１５１の濃度勾配に応じて、膜厚の異なる銀薄膜１１４’が形成されており、透光性基板１１０側に近い蛍光体１１１には銀薄膜は形成されていない。
【００２９】
図２（ｂ）は、蛍光体１１１の層表面上部にある蛍光体１１１Ａを拡大して示しており、第２塩化錫（ＳｎＣｌ２）を含む活性液１５１の濃度が大きい蛍光体表面部分には膜厚約８０〜１００ｎｍの銀薄膜１１４’が形成されており、透光性基板１１０側に近づく程銀薄膜１１４’の厚さが薄く形成されている。蛍光体１１１の層表面上部では各蛍光体の銀薄膜１１４’が互いに連続するように形成されて、連続する銀薄膜であるメタルバック１１４が形成されている。
【００３０】
従来は、蛍光体上面にその凹凸を埋めて滑らかな平面となるようにフィルミング膜が施され、その平坦なフィルミング膜の上面に金属薄膜を蒸着してメタルバックが形成され、この後フィルミング膜の４５０℃での熱分解工程でフィルミング膜が除去される。この熱分解工程でフィルミング膜の有機被膜や蛍光体から突沸したガスが生じ、メタルバックにガス抜きの多数のピンホールがあくので、蛍光体の発光光のうちメタルバック側に向かう光がメタルバックで反射されずにこの穴を通過して、輝度向上に寄与しないという問題があり、また、蛍光体上面の凹凸を埋めるフィルミング膜が除去されるため、蛍光体とメタルバックは点接触に近い状態となり、蛍光体にチャージした電荷をメタルバックに良好に移動させることができないという問題も抱えている。
【００３１】
しかし、本発明によれば、フィルミング膜を使用せずに、銀鏡反応を用いて直接蛍光体に銀薄膜のメタルバックを形成できるので、真空成膜装置等の高額な設備を必要とせず、かつプロセスも簡単であり、コストダウンが可能となる。
【００３２】
銀鏡反応をおこさせる手法として上記したスプレー法以外に、基材をメッキ浴に浸漬する浸漬法もあるが、銀薄膜が余分な箇所にも付着するので効率的ではない。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
表１はアルミニウムと銀の物理特性を理科年表（１９７２年版）より抜き出して纏めたものである。表中熱拡散率αは下記数１から導出したものである。
【００３５】
α＝λ／（ｃρ）…（数１）
ここで、λは熱伝導率、ｃは比熱、ρは密度である。
【００３６】
表１から明らかなように、銀はアルミニウムと比べて、分光反射率は約９８％（波長５５０ｎｍ）と良好で、電気抵抗は約０．６倍低く、また熱拡散率αは約２．１倍である。
【００３７】
このことから、連続する銀薄膜であるメタルバック１１４は蛍光体１１１との密着性が良好な面接触で、ピンホールが少ないので、銀の持つ分光反射率約９８％の特徴を発揮して輝度向上を図ることができる。また、蛍光体にチャージした電荷をアルミニウムより約０．６倍低い電気抵抗で良好に除去できる。さらに、加速電極として、電気抵抗が小さいことから、電圧ドロップも小さくなり、加速電圧の違いによる輝度ムラの懸念を改善することもできる。
【００３８】
ところで、物体のある面に急激な温度変化が加わった場合、温度変化は周知の熱拡散方程式に従って物体全体に拡がるが、上記熱拡散率αはこのときの温度が伝わる速さを決定する係数で、大きい程、温度変化が周囲に速く伝わる。銀はアルミニウムに比べて熱拡散率αは約２．１倍であるので、電子源からの電子線が前面パネルの蛍光体に衝突したときに生じる熱は、銀薄膜のメタルバックを介して素早く拡散するので、蛍光体での蓄熱が小さくなり、蛍光体の温度上昇で生じる輝度低下（温度消光）を低減することができる。
【００３９】
本発明では、内層にある各蛍光体１１１のメタルバック側の一部表面にも銀薄膜が形成されるが、極めて薄く、表示パネル１０１からの出射光に与える影響は無視できる。
【００４０】
なお、上記では蛍光体粒子を略球形としてが、本発明はこれに限定されるものではなく、四角形や多角形等の形状であっても本発明の効果は変わらないことは明らかである。
【００４１】
ところで、本発明者等は、通常の真空成膜（真空蒸着）でガラス基板上に作成される銀薄膜はいわゆるセロテープ（登録商標）剥離テストで容易に剥離することを経験しており、このために、数十ｎｍのクロム薄膜を下地形成する必要がある。
【００４２】
しかし、本発明の実施形態で用いた銀鏡反応による銀薄膜の形成手段では、銀の析出時間を制御することで、極めて強固にガラス基板上に銀薄膜が形成できることを見出した。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
表２は、銀鏡反応による銀の析出時間を変えた場合の銀薄膜のセロテープ剥離テスト結果と結晶サイズを纏めた表である。析出時間５秒、１５秒、４０秒の３種類の銀鏡反応液で形成された銀薄膜のガラス基板に対するセロテープ剥離テストの結果は表２の通りで、析出時間が長いと密着強度が低下し、析出時間が短いと密着強度が高いことがわかった。
【００４５】
この結果を裏付けるため、走査型電気顕微鏡（ＳＥＭ）で銀薄膜の表面を観察したところ、銀薄膜は極めて微細な結晶の集合体であった。ちなみにその結晶の大きさは、表２の通り析出時間５秒で５０ｎｍ、１５秒で７０ｎｍ、４０秒で１００ｎｍであった。
【００４６】
この様に、結晶の大きさが微細（ナノメタルに近い）になるほどガラス表面との接触点が増加することが考えられ、従って剥離強さが蒸着銀（１００ｎｍ以上の結晶）よりも大きいと考えられる。
【００４７】
更に、本実施形態で述べた銀鏡反応で得た銀薄膜は、薄膜形成後一般環境放置で１年経ってもその反射率が低下しない（腐食しにくい）ことも確認している。これを裏付けるため、銀薄膜形成後３週間室内放置した銀薄膜表面のオージェピークを観測した結果、金属銀と良く一致する３５７．４ｅＶで有り、銀酸化物（３５６ｅＶ），銀合金（３５１ｅＶ）と明確な違いがあった。
【００４８】
このことはメタルバック形成の工程上からも有利である。すなわち、通常のアルミニウムを用いたメタルバックでは数日放置した場合、アルミの酸化のため輝度低下することがあったが、本発明の銀薄膜のメタルバックではその恐れがない。
【００４９】
図４は、図１で述べた前面パネルを用いた平面型表示装置（ＦＥＤ）の全体概略図である。なお、図４において、図１に共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して、その説明を省略する。
【００５０】
図４の平面型表示装置において、本発明による銀鏡反応を利用して直接蛍光体１１１に連続する銀薄膜のメタルバック１１４を形成した前面パネル１０１は、スペーサ３０を介して、絶縁性基板１０とこの絶縁性基板１０の上に冷陰極素子の電子放出素子をマトリクス状に配設した電子放出素子形成層１９とからなる背面パネル１と対向して配設されている。そして、前面パネル１０１と背面パネル１の周辺は図示しない枠部材で図示しない例えばフリットガラスを用いて封着され、内部が１０−５〜１０−７ｔｏｒｒ程度の真空の気密状態とされて平面型表示装置が構成されている。
【００５１】
すなわち、この平面型表示装置は、絶縁性基板１０上に設けた電子放出素子形成層１９に多数の電子放出素子がマトリクス状に形成された背面パネル１と、背面パネル１に対向して配置された透光性基板１１０の内面に前記電子放出素子からの電子線によって励起され発光する蛍光体層１１１が形成され、蛍光体層１１１の前記電子放出素子側に銀薄膜からなるメタルバック１１４が直接形成された前面パネル１０１と、背面パネル１と前面パネル１０１との間に垂直に配設されてその間隔を維持する支持体（スペーサ）３０と、図示しない枠部材とを備え、背面パネル１と前面パネル１０１と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる。
【００５２】
平面型表示装置は、このように構成されており、電子放出素子形成層１９から放出された電子（図示せず）は加速電極のメタルバック１１４に印加されている加速電圧（図示せず）例えば１０ｋＶで加速され、メタルバック１１４を貫通して蛍光体１１１に衝突して蛍光体１１１を励起する。電子線によって励起された蛍光体１１１は発光し、その発光光は前面パネル１０１の透光性基板１１０を透過して出射される。このときメタルバック１１４側に向かう発光光はメタルバック１１４で反射されて輝度向上に寄与する。
【００５３】
電子線が蛍光体１１１に衝突したときに生じる熱は、熱拡散率に優れる銀薄膜のメタルバック１１４を介して素早く拡散するので、蛍光体での蓄熱が小さくなり、蛍光体の温度上昇で生じる輝度低下（温度消光）を低減することができる。
また、メタルバック１１４は蛍光体１１１との密着性が良好な面接触なので、蛍光体にチャージした電荷を良好に除去できる。
【００５４】
また、銀はアルミニウムよりも展性が優れており、前面パネル１０１と背面パネル１の間を一定距離に保持するスペーサ３０を配設するときに、スペーサ３０がメタルバック１１４を擦るが、銀は展性が良いので、金属粉が発生しにくく、剥離した微小片が背面パネル１の電子放出素子形成層１９に飛散して、電子放出素子形成層１９の電子回路（図示せず）を短絡させる懸念を低減することもできる。
【００５５】
なお、本発明による平面表示装置では、上記したフリットガラスを用いた封着工程で約４００〜４５０の温度で加熱処理されるが、メタルバックが蛍光体と接している面側が酸化するおそれがある場合は、窒素置換して封着する方法がある。しかし、発明者らの実験では、特に蛍光体面側の反射率の劣化は認められなかった。
【００５６】
なお、上記では、平面型表示装置に本発明を適用したが、これに限定されるものではなく、電子源から照射される電子線により励起されて発光する蛍光体を有し、蛍光体を保護するメタルバックを備えた表示装置であれば、本発明が適用できることはいうまでもない。例えばＣＲＴ（陰極線管）にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、銀鏡反応を用いて、直接蛍光体に銀薄膜のメタルバックを形成できるので、真空成膜装置等の高額な設備を必要とせず、かつプロセスも簡単であり、コストダウンが可能なメタルバックを備えた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】本発明の一実施形態であるＦＥＤの前面パネルの模式図。
【図２】図１をわかり易く拡大して模式化した表示パネル図。
【図３】前面パネルの製造工程を模式的に示した図。
【図４】本発明による平面型表示装置の構成を説明する断面図。
【符号の説明】
１  背面パネル
１０  絶縁性基板
１９  電子放出素子形成層
３０  スペーサ
８０  電子線
１０１  前面パネル
１１０  透光性基板
１１１  蛍光体
１１４  メタルバック
１１４’  銀薄膜
１５０  純水
１５１  活性水
１８０  発光光
【図１】
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【図２】
2004362964.tif 000006
【図３】
2004362964.tif 000007
【図４】
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