(57)【要約】【課題】高コントラストで輝度の低下がなく、高品位の表示が可能な画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明の画像表示装置は、多数の電子放出素子を有するリアプレートと、透光性パネルの内面に蛍光体層のパターンとブラックマトリクスである光吸収層のパターンをそれぞれ有し、前記リアプレートと対向配置されたフェースプレートとを備えており、蛍光体層の各パターン部が、電子放出素子からの電子線により発光する発光部と同心的な四角形の角部を削除した多角形状を有する。また、蛍光体層の各パターン部の面積を、発光部の面積の１．５〜４倍とすることができる。【選択図】図２
2005158273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の配列で形成された多数の電子放出素子を有するリアプレートと、透光性パネルの内面に所定の配列で形成された蛍光体層のパターンとブラックマトリクスとして形成された光吸収層のパターンをそれぞれ有し、前記リアプレートと対向配置されたフェースプレートとを備え、
前記蛍光体層の各パターン部が、前記電子放出素子から放出される電子線が投射されて発光する発光部と、その周囲に連接して形成された非発光部とから成り、かつこの各パターン部が、前記発光部と同心的な四角形の角部をそれぞれ削除した多角形状を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の各パターン部の面積が、前記発光部の面積の１．５〜４倍であ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】
所定の配列で形成された多数の電子放出素子を有するリアプレートと、透光性パネルの内面に所定の配列で形成された蛍光体層のパターンとブラックマトリクスとして形成された光吸収層のパターンをそれぞれ有し、前記リアプレートと対向配置されたフェースプレートとを備え、
前記蛍光体層の各パターン部の面積が、前記発光部の面積の１．５〜４倍であることを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、陰極線管（ＣＲＴ）やフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの画像表示装置では、フェースプレートを構成するガラスパネルの内面に、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の３色の蛍光体層のパターンがドット状やストライプ状に形成されており、これらの蛍光体層のパターンに電子線が衝突して各蛍光体が発光することにより、画像表示がなされている。
【０００３】
このような画像表示装置の表示面では、蛍光体以外からの光を吸収し画像コントラストを向上させるために、隣接する画素となる蛍光体ドットまたは蛍光体ストライプ間に、ブラックマトリクスとして光吸収層（黒色層）が設けられる。光吸収層は、例えば、ガラスパネル内面にフォトレジストを塗布し、これを所定のパターンで露光し現像して、蛍光体層のパターンに相当するドット状またはストライプ状のレジストパターンを形成した後、その上に黒色顔料のような光吸収物質を含む分散液を塗布して結着させ、次いで過酸化水素水やスルファミン酸溶液のような分解剤により、レジストとその上の光吸収物質の層を溶解・剥離することにより形成される。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特開平８−２３６０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような表示面を有するＦＥＤ等の平面型画像表示装置においては、輝度やコントラストのようなパネル特性の点で、十分に満足のゆくものが得られていないのが現状であった。
【０００５】
すなわち、ＦＥＤでは、蛍光体層の各パターン部のうちで、電子放出素子から放出される電子が投射される領域のみが発光することになるため、高コントラストを得ることが難しかった。したがって、コントラストを高めるために、ガラスパネルの透過率を下げるなどの方法が採られているが、この方法では、輝度が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、高コントラストで輝度の低下がなく、高品位の表示が可能な画像表示装置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】
【０００７】
本発明の第１の発明の画像表示装置は、所定の配列で形成された多数の電子放出素子を有するリアプレートと、透光性パネルの内面に所定の配列で形成された蛍光体層のパターンとブラックマトリクスとして形成された光吸収層のパターンをそれぞれ有し、前記リアプレートと対向配置されたフェースプレートとを備え、前記蛍光体層の各パターン部が、前記電子放出素子から放出される電子線が投射されて発光する発光部と、その周囲に連接して形成された非発光部とから成り、かつこの各パターン部が、前記発光部と同心的な四角形の角部をそれぞれ削除した多角形状を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の発明の画像表示装置は、所定の配列で形成された多数の電子放出素子を有するリアプレートと、透光性パネルの内面に所定の配列で形成された蛍光体層のパターンとブラックマトリクスとして形成された光吸収層のパターンをそれぞれ有し、前記リアプレートと対向配置されたフェースプレートとを備え、前記蛍光体層の各パターン部の面積が、前記発光部の面積の１．５〜４倍であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明の画像表示装置においては、蛍光体層の各パターン部が、電子放出素子から放出される電子が投射されて発光する発光部と同心的で、かつ四角形の角部をそれぞれ削除した多角形状を有しており、各パターン部が四角形状であるものに比べて、発光部の周囲に連接された非発光領域の面積が低減されている。また、第２の発明の画像表示装置においては、蛍光体層の各パターン部の面積が、発光部の面積の１．５〜４倍に調整され、発光部の周囲に連接された非発光領域の面積が低減されている。
【００１０】
このように、本発明の画像表示装置においては、蛍光体層の各パターン部で実際に有効に発光する領域以外の非発光領域が、できるだけ光吸収層によって覆われブラックマトリクスとして機能するように構成されているので、画像コントラストが向上する。また、輝度低下が生じにくく、従来のものと同等の輝度が保持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１は、本発明の実施形態であるＦＥＤを示す。
【００１２】
このＦＥＤでは、ガラス基板のような透光性パネル１の内面に蛍光体スクリーン２を有するフェースプレート３と、基板４上にマトリックス状に配列された電子放出素子５を有するリアプレート６とが、１ｍｍ〜数ｍｍ程度の極めて狭い間隙を介して対向配置され、この間隙に５〜１５ｋＶの高電圧が印加されるように構成されている。フェースプレート３において、蛍光体スクリーン２の上には、Ａｌ膜のような金属膜から成るメタルバック層７が形成されている。図中、符号８は支持枠（側壁）を示す。
【００１３】
蛍光体スクリーン２は、所定の配列で形成されたドット状の蛍光体層のパターンと、ブラックマトリクスとして形成されたカーボン等の黒色顔料からなる光吸収層のパターンとから構成されている。
【００１４】
本発明の実施形態における蛍光体スクリーン２の蛍光体層および光吸収層のパターン形状を、図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ拡大して示す。また、従来からのＦＥＤにおける蛍光体スクリーン２のパターン形状を、図２（ｃ）に示す。
【００１５】
図２（ａ）および図２（ｂ）において、符号２１は、ドット状に形成された蛍光体層のパターン（以下、蛍光体ドットと示す。）であり、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体ドットが、この順で縦方向および横方向に繰り返し配列されている。そして、これらの蛍光体ドット２１の間を埋めるように、ブラックマトリクスとして光吸収層のパターン２２が設けられている。
【００１６】
各蛍光体ドット２１は、リアプレートに配列・形成された電子放出素子から放出される電子が投射されて発光する発光領域２１ａと、この発光領域２１ａの周囲に連接する非発光領域２１ｂとから成り、発光領域２１ａは円形あるいは楕円形状を有している。
【００１７】
そして、第１の実施形態においては、図２（ａ）に示すように、ブラックマトリクスである光吸収層のパターン２２に囲繞された各蛍光体ドット２１が、従来からのＦＥＤにおける蛍光体ドット２３の形状（図２（ｃ）に示す）である四角形の４つの角部を切除した多角形の形状（例えば八角形状）を有している。そして、各蛍光体ドット２１の面積が、従来の蛍光体ドット２３の面積に比べて大幅に減少されている。
【００１８】
なお、本発明において、蛍光体ドット２３の形状である多角形状には、四角形の４つの角部を切除した究極の形といえる、楕円形あるいは円形の形状も含まれるものとする。
【００１９】
従来からの蛍光体ドットの形状を示す図２（ｃ）において、符号２４は、ブラックマトリクスである光吸収層のパターンを示す。また、四角形の蛍光体ドット２３は、発光領域２３ａと非発光領域２３ｂとから構成される。
【００２０】
第１の実施形態では、蛍光体ドット２１が、従来の四角形より角数の多い八角形と形状を有し、その面積が従来の蛍光体ドット２３の面積に比べて低減されている。すなわち、ブラックマトリクスである光吸収層のパターン２２が、非発光領域２１ｂをできるだけ覆うように形成され、非発光領域２１ｂの面積が大幅に減少されているので、画像の表示コントラストが向上する。また、輝度低下が生じにくく、従来のものとほぼ同等の輝度が保持される。なお、蛍光体ドット２１の形状は八角形状に限定されない。各蛍光体ドット２１の形状を八角形より角数の多い多角形とし、発光領域２１ａの形状である円形あるいは楕円形に近づければ近づけるほど、表示コントラストは向上するが、パターン形成の容易性の観点からは八角形状とするのが好ましい。
【００２１】
また、第２の実施形態においては、図２（ｂ）に示すように、蛍光体ドット２１が、図２（ｃ）に示す従来からの四角形状に対して相似的に縮小された四角形状を有し、各蛍光体ドット２１の面積が発光領域２１ａの面積の１．５〜４倍の範囲に調整されている。なお、従来からの蛍光体スクリーン２では、通常、各蛍光体ドット２３の面積が発光領域２３ａの面積の４．４倍になっている。
【００２２】
各蛍光体ドット２１の面積を発光領域２１ａの面積の１倍に近づけ、非発光領域２１ｂの面積を減少させるほど、理論上は表示コントラストが向上する。しかし、蛍光体ドット２１の面積が発光領域２１ａの面積の１．５倍未満になると、蛍光体ドット２１と電子放出素子との位置合わせ精度により、画面上の一部でビーム欠けが発生し、輝度の劣化や均一性が劣化するという不具合が生じるおそれがある。したがって、発光領域２１ａの面積の１．５〜４倍、より好ましくは１．７〜３．７倍に調整することが望ましい。
【００２３】
本発明においては、第３の実施形態として、各蛍光体ドット２１の形状を八角形状とし、かつその面積が発光領域２１ａの面積の１．５〜４倍の範囲になるようにすることもできる。
【００２４】
本発明の実施形態において、蛍光体スクリーン２は以下に示すようにして形成される。まず、ブラックマトリクスである光吸収層のパターン２２を、例えばフォトリソ法により形成する。
【００２５】
すなわち、ガラス基板の内面に、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＣ）と重クロム酸アンモニウム（ＡＤＣ）のような重クロム酸塩を主成分とするフォトレジストを塗布・乾燥し、感光膜を形成する。これに所定のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線を照射し、露光する。露光後、純水により現像してレジストパターンを形成した後、その上に黒鉛等の光吸収物質と分散剤とを含む分散液を塗布して結着させ、次いでスルファミン酸１０重量％を含む分解剤により、レジストとその上の光吸収物質の層を溶解し剥離する。
【００２６】
次いで、このように形成された光吸収層のパターンの間に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層のパターンを、蛍光体スラリーを用いるフォトリソ法（スラリー法）、あるいは蛍光体を含む樹脂ペーストをスクリーン印刷するなどの方法により形成する。
【００２７】
スラリー法により各色の蛍光体層を形成するには、ブラックマトリックスの上に、青色蛍光体スラリーを塗布、乾燥し、ガラス基板の内面全体に青色蛍光体の塗膜を形成した後、マスクを通して露光・現像し、未硬化部分を洗浄除去して、所定の位置に青色蛍光体層を形成する。次いで、同様にして、緑色蛍光体層と赤色蛍光体層を順に形成する。ここで、青色蛍光体スラリーとしては、青色蛍光体（ＺｎＳ：Αｇ，Ａｌ）とＰＶＡ（ポリビニルアルコール）および重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用する。また、緑色蛍光体スラリーとしては、緑色蛍光体（ＺｎＳ：Ｃｕ，Αｌ）とＰＶＡおよび重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用し、赤色蛍光体スラリーとしては、赤色蛍光体（Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ）とＰＶＡおよび重クロム酸塩を主成分とし、これに界面活性剤を添加したものを使用することができる。
【００２８】
さらに、こうして形成される蛍光体スクリーン２の上にメタルバック層７を形成するには、例えば、スピン法で形成されたニトロセルロース等の有機樹脂からなる薄い膜の上に、Ａｌ膜などの金属膜を真空蒸着し、さらに焼成（ベーキング）して有機物を除去する方法（ラッカー法）を採ることができる。
【００２９】
また、以下に示す転写用の積層フィルム（転写フィルム）を使用し、転写法によりメタルバック層を形成することもできる。転写フィルムは、ベースフィルム上に離型剤層（必要に応じて保護膜）を介してＡｌ等の金属膜と接着剤層が順に積層された構造を有している。この転写フィルムを、接着剤層が蛍光体層および光吸収層に接するように配置し、押圧処理を施す。押圧方式としては、スタンプ方式、ローラー方式などがある。こうして転写フィルムを加熱しながら押圧し、金属膜を接着してからベースフィルムを剥ぎ取った後、加熱焼成して有機分を分解・除去することにより、蛍光体スクリーン上に金属膜を形成することができる。
【００３０】
次に、本発明の具体的実施例について記載する。
【実施例】
【００３１】
実施例１
ガラス基板の内面に、ブラックマトリクスである光吸収層のパターンと蛍光体層のパターン（蛍光体ドット）とをそれぞれフォトリソ法により形成し、蛍光体スクリーンを作製した。このとき、蛍光体スクリーンのパターンを、図２（ａ）に示すように、ブラックマトリクスである光吸収層に囲繞された各蛍光体ドット２１が、四角形の４つの角部を切除した八角形状であり、かつ蛍光体ドット２１の面積が発光領域２１ａの面積の２．８倍となるようにした。
【００３２】
次いで、蛍光体スクリーンの上に、転写方式によってメタルバック層を形成した。すなわち、ポリエステル樹脂製のベースフィルム上に離型剤層を介してＡｌ膜が積層され、その上に接着剤層が塗布されたＡｌ転写フィルムを、接着剤層が蛍光面に接するように配置し、上から加熱ローラーにより加熱・加圧して密着させた。次いで、ベースフィルムを剥がして蛍光面上にＡｌ膜を接着した後、４５０℃の温度で３０分間加熱焼成し、有機分を分解・除去した。こうしてメタルバック層が転写・形成された蛍光面を有する基板（パネル）を得た。
【００３３】
次に、こうして得られたメタルバック付き蛍光面を有する基板を使用し、ＦＥＤを作製した。すなわち、基板上に表面伝導型電子放出素子をマトリクス状に多数形成した電子発生源を背面ガラス基板に固定してリアプレートとし、このリアプレートと前記したパネル（フェースプレート）とを、支持枠およびスペーサを介して対向配置し、フリットガラスにより封着した。フェースプレートとリアプレートとの間隙は、２mmとした。次いで、真空排気、封止など必要な処理を施し、ＦＥＤを完成した。
【００３４】
次いで、得られたＦＥＤの輝度とコントラストの表示特性を常法によりそれぞれ測定した。測定結果を表１に示す。
【００３５】
実施例２
図２（ｂ）に示すように、各蛍光体ドット２１の形状を四角形とし、かつ面積を発光領域２１ａの面積の２．１倍とした以外は実施例１と同様にして、メタルバック付き蛍光面を作製し、このメタルバック付き蛍光面を有するパネルを使用してＦＥＤを作製した。また、比較例として、各蛍光体ドットの形状を四角形とし、かつ面積を発光領域の面積の４．４倍としてメタルバック付き蛍光面を作製し、このメタルバック付き蛍光面を有するパネルを使用してＦＥＤを作製した。
【００３６】
次に、実施例１，２および比較例で得られたＦＥＤの輝度およびコントラストを、常法によりそれぞれ測定した。測定結果を表１に示す。なお、表１に示す輝度およびコントラストの評価において、極めて高く優れているものを◎、良好であるものを○、実用可能レベルではあるが改善が望ましいものを△とした。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から明らかなように、実施例１および２で得られたＦＥＤは、比較例で得られた従来のＦＥＤに比べて、輝度劣化が生じることなくコントラストが向上しており、表示品位が高いものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、画像コントラストが向上するうえに、輝度低下が生じにくく、従来のものと同等の輝度が保持される。したがって、高輝度でコントラストが高く、品位の高い表示が可能な画像表示装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施形態であるＦＥＤの構造を概略的に示す断面図である。
【図２】ＦＥＤにおける蛍光体スクリーンの蛍光体層および光吸収層のパターン形状を拡大して示す図であり、図２（ａ）および（ｂ）は第１および第２の実施形態をそれぞれ示し、図２（ｃ）は従来からの蛍光体スクリーンのパターン形状を示す。
【符号の説明】
【００４１】
２………蛍光体スクリーン、３………フェースプレート、６………リアプレート、２１………蛍光体ドット、２２………光吸収層のパターン、２１ａ………発光領域。
【図１】
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【図２】
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