(57)【要約】【課題】高輝度化、高コントラスト化、色再現範囲の拡大および外光反射防止機能の向上を達成することができるカラーフィルター組成物、カラー表示装置およびその製造方法を提供すること。【解決手段】 本発明に係るカラーフィルター組成物は、可視領域の特定の光を透過する分光特性を有し、かつ、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上含有する無機金属酸化物の微粒子から成る。このカラーフィルター組成物を用いてスクリーン印刷あるいは熱転写印刷により、表示装置のパネル内面に、カラーフィルターを形成する。【選択図】図２
2005209662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機金属酸化物の微粒子を含み、可視領域の特定の光を透過する分光特性を有するカラーフィルター組成物であって、
前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である
カラーフィルター組成物。
【請求項２】
焼成後における光吸収領域の光透過率が２０％以下、光透過領域の光透過率が５０％以上である
請求項１に記載のカラーフィルター組成物。
【請求項３】
前記無機金属酸化物が、酸化鉄、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化クロムのうちのいずれかを少なくとも含む
請求項１に記載のカラーフィルター組成物。
【請求項４】
透明パネルと、
前記透明パネルの内面側に設けられ、エネルギービームが照射されることにより、それぞれ赤色、緑色および青色の光を発する赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層と、
前記いずれかの蛍光体層と、前記透明パネルとの間に設けられ、可視領域の特定の光の波長域において高透過性を有するカラーフィルターと
を有するカラー表示装置であって、
前記カラーフィルターは、無機金属酸化物の微粒子を含み、
前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である
カラー表示装置。
【請求項５】
透明パネルと、
前記透明パネルの内面側に所定パターンで設けられ、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターと、
前記３種類のカラーフィルターの内面側にそれぞれ設けられ、エネルギービームの照射により単一種類の光を発する単一色蛍光体層と
を有するカラー表示装置であって、
前記カラーフィルターは、無機金属酸化物の微粒子を含み、
前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である
カラー表示装置。
【請求項６】
透明パネルの内面側に、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターを所定パターンでスクリーン印刷する工程と、
前記３種類のカラーフィルターの内面側に、それぞれ、エネルギービームの照射により単一種類の光を発する単一色蛍光体層をスクリーン印刷により形成する工程と
を有し、
前記カラーフィルターをスクリーン印刷する工程においては、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である無機金属酸化物の微粒子を含む顔料ペーストを用いて、前記カラーフィルターをスクリーン印刷する
カラー表示装置の製造方法。
【請求項７】
熱転写用基材シートの表面に、剥離層を形成する工程と、
エネルギービームが照射されることにより、それぞれ赤色、緑色および青色の光を発する赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層を、前記剥離層の表面に形成する工程と、
前記各色の蛍光体層の表面に、それぞれ赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターを、各色の蛍光体層に対応して形成する工程と、
前記カラーフィルターの表面に熱シール剤層を形成し、転写シートを形成する工程と、
前記転写シートの熱シール剤層を透明パネルに密着させ、熱転写印刷を行い、透明パネルの内面に、カラーフィルター付蛍光体層を形成する工程と
を有し、
前記カラーフィルターを形成する工程においては、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である無機金属酸化物の微粒子を含む顔料ペーストを用いて、前記カラーフィルターを形成する
カラー表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルター組成物、カラー表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、真空蛍光発光装置（ＶＦＤ）、電気蛍光発光装置（ＥＬ）、光ダイオード発光装置（ＬＥＤ）などの画像管、あるいはプラズマ表示装置（ＰＤＰ）、電界放出型表示装置（ＦＥＤ）、陰極線管（ＣＲＴ）などの映像管に代表されるカラー表示装置の高機能化による差別化や、量産方式の見直しによるコストダウンの検討が盛んである。
【０００３】
テレビのブラウン管に代表されるＣＲＴは、電子銃より出る電子ビームが蛍光体の膜面に衝突し、蛍光体粒子が励起され発光表示するものである。近年のエレクトロニクスの発展に伴うＣＲＴを用いた各種ビジュアル機器の多様化により、種々の改良および開発が成されている。
【０００４】
たとえばＣＲＴに用いられる蛍光体は、色純度の向上のために、蛍光体粒子に無機顔料を被着している。しかし、被着した顔料が蛍光体粒子に付着された状態にあって層分離した形でコートされていないため蛍光体の発光輝度を低下させていた。
【０００５】
この状態を補うため、蛍光面に照射される電子ビームの出力を上げることが考えられるが、この方法によると、シャドウマスクの熱膨張による色ずれや蛍光体の寿命の短命化につながるおそれがある。また、Ｎｉ，Ｃｏの金属化合物の内１種以上を含有し染料と併用するカラーフィルターが設けられたカラー表示装置も提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２−４６４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、染料フィルターは、耐熱性および耐光性に欠けるため、焼成工程がとれず、合わせガラス方式で使われることになる。さらに、この染料フィルター方式のカラー表示装置では、屋外映像装置等の用途には使用できない。また、フェースプレート内面に蛍光面を有するカラーＣＲＴの製法において、ガラスから成るフェースプレート内面に超微粒子顔料分散液を塗布し、顔料層を形成した後、更に蛍光体懸濁液を塗布し、積層形成した後に シャドーマスクを介し、一括露光、現像でパターニング（フォトリソグラフィー）するカラーフィルター付きＣＲＴの製法があり公知である。
【０００７】
しかるに、このフォトリソグラフィー法は、スループットと安定性の問題を含んでいる。すなわち、ＵＶ架橋型のビヒクル（ＰＶＡ／ＡＤＣ系）はポットライフがあり、暗反応による経時変化から顔料の粗大化を招くことが避けられず、液交換頻度からの作業性の低下や品質の安定性不良（透過率の悪化）につながっている。
【０００８】
また、カラーフィルターと蛍光体層との積層塗布時の難点として、同一ビヒクル系によるダブルコートのため、下塗り層（３μｍ≧カラーフィルター薄膜）を上塗り層（１０μｍ≦蛍光体厚膜）が侵すという課題を有する。したがって、良好な層分離塗膜が得られ難く、品質のバラツキにつながっていた。
【０００９】
また、このようなカラーフィルター付カラー表示装置では、コントラストの向上のためには、カラーフィルターの着色濃度を高くする必要があり、従来の顔料分散レベルでは１μｍ以上の粗大粒子が混在し粒度分布も広いことから、光の透過率が悪化し、高コントラスト化および演色範囲の拡大に限界があった。
【００１０】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、カラー表示装置において、高輝度化、高コントラスト化、色再現範囲の拡大および外光反射防止機能の向上を達成することができるカラーフィルター組成物、カラー表示装置およびその製造方法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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係るカラー表示装置は、透明パネルと、前記透明パネルの内面側に設けられ、エネルギービームが照射されることにより、それぞれ赤色、緑色および青色の光を発する赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層と、前記いずれかの蛍光体層と、前記透明パネルとの間に設けられ、可視領域の特定の光の波長域において高透過性を有するカラーフィルターとを有するカラー表示装置であって、前記カラーフィルターは、無機金属酸化物の微粒子を含み、前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である。
【００１２】
焼成後におけるカラーフィルター組成物の光吸収領域の光透過率が２０％以下、光透過領域の光透過率が５０％以上あることが好ましい。
前記無機金属酸化物が、酸化鉄、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化クロムのうちのいずれかを少なくとも含むことが好ましい。たとえば赤色カラーフィルター組成物としては、Ｆｅ2 Ｏ3 を含むことが好ましい。また、緑色カラーフィルター組成物としては、ＴｉＯ２・ＮｉＯ・ＣｏＯ・ＺｎＯまたはＣｏＯ・ＣｒＯ・ＴｉＯ2 ・Ａｌ2 Ｏ3 を含むことが好ましい。また、青色カラーフィルター組成物としては、ＣｏＯ・Ａｌ2 Ｏ3を含むことが好ましい。
【００１３】
本発明の第１の観点に係るカラー表示装置は、透明パネルと、前記透明パネルの内面側に所定パターンで設けられ、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターと、前記３種類のカラーフィルターの内面側にそれぞれ設けられ、エネルギービームの照射により単一種類の光を発する単一色蛍光体層とを有するカラー表示装置であって、前記カラーフィルターは、無機金属酸化物の微粒子を含み、前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である。
【００１４】
本発明の第２の観点に係るカラー表示装置は、透明パネルと、前記透明パネルの内面側に所定パターンで設けられ、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターと、前記３種類のカラーフィルターの内面側にそれぞれ設けられ、エネルギービームの照射により単一種類の光を発する単一色蛍光体層とを有するカラー表示装置であって、前記カラーフィルターは、無機金属酸化物の微粒子を含み、前記無機金属酸化物の微粒子は、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である。
【００１５】
本発明の第１の観点に係るカラー表示装置の製造方法は、透明パネルの内面側に、赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターを所定パターンでスクリーン印刷する工程と、前記３種類のカラーフィルターの内面側に、それぞれ、エネルギービームの照射により単一種類の光を発する単一色蛍光体層をスクリーン印刷により形成する工程とを有し、前記カラーフィルターをスクリーン印刷する工程においては、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である無機金属酸化物の微粒子を含む顔料ペーストを用いて、前記カラーフィルターをスクリーン印刷する。
【００１６】
本発明の第２の観点に係るカラー表示装置の製造方法は、熱転写用基材シートの表面に、剥離層を形成する工程と、エネルギービームが照射されることにより、それぞれ赤色、緑色および青色の光を発する赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層を、前記剥離層の表面に形成する工程と、前記各色の蛍光体層の表面に、それぞれ赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる３種類のカラーフィルターを、各色の蛍光体層に対応して形成する工程と、前記カラーフィルターの表面に熱シール剤層を形成し、転写シートを形成する工程と、前記転写シートの熱シール剤層を透明パネルに密着させ、熱転写印刷を行い、透明パネルの内面に、カラーフィルター付蛍光体層を形成する工程とを有し、前記カラーフィルターを形成する工程においては、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上である無機金属酸化物の微粒子を含む顔料ペーストを用いて、前記カラーフィルターを形成する。
【００１７】
本発明に係るカラーフィルター組成物を用いて、カラー表示装置のカラーフィルターを形成すれば、フィルター組成物が、無機金属酸化物で構成されるので、耐熱性に優れ、５００℃程度の熱処理工程を伴うＣＲＴなどのカラー表示装置の製造に際しても、フィルター層が劣化することはない。また、本発明では、無機金属酸化物の微粒子でカラーフィルターを構成するので、得られるカラーフィルターの透過率が向上し、輝度も向上する。そのため、カラーフィルターの着色濃度を高めることが可能になり、高コントラスト化および演色範囲の拡大に寄与する。
【００１８】
本発明において、カラーフィルターと蛍光体層とをスクリーン印刷または熱転写印刷により形成することで、カラーフィルターと蛍光体層とが良好に層分離した積層構造が得られ、蛍光体の発光輝度が低下せず、画質が向上すると共に、カラー表示装置の品質の安定性にも寄与する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明してきたように、本発明によれば、カラー表示装置において、高輝度化、高コントラスト化、色再現範囲の拡大および外光反射防止機能の向上を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係るカラーフィルター組成物、カラー表示装置およびその製造方法を、図面に示す実施形態に基づき、詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１に示す実施形態は、カラー表示装置としてのカラーＣＲＴに本発明を適用したものである。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態のカラーＣＲＴ１０は、内面に蛍光面が形成されたパネルガラス１２と、このパネルガラスに接合され、ネック部内に電子銃１６が収容されるファンネルガラス１４とを有する。電子銃１６から発射された電子ビームは、偏向ヨークにより偏向されて、パネルガラス１２の内面側に装着された色選別電極としてのアパーチャグリル２０を通して、蛍光面に当り発光させる。
【００２３】
パネルガラス１２は、光透過率が高い（たとえば透過率９０％以上）ガラスで構成され、その内面に蛍光面が形成してある。光透過率が高いパネルガラスとしては、高透過率のガラスパネルの表面に、高透過率のセーフティパネルを貼着したパネルガラスが用いられる。高透過率のパネルガラスとしては、具体的には、日本電気板硝子社製ティントパネル（ＥＩＡＪコードＪＰ５２０ＡＧ１１）にクリヤーのセーフティパネル（ＥＩＡＪコードＪＳ５２０ＡＡ０１）を組み合わせたものを用いることができる。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態では、パネルガラス１２の内面に、黒色ストライプ（カーボンストライプ）２が所定間隔で形成してあり、これらのストライプ２間に、赤色（Ｒ）蛍光体層１５Ｒと、緑色（Ｇ）蛍光体層１５Ｇと、青色蛍光体層１５Ｂとが、この順で交互に配置してある。これら蛍光体層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂは、たとえばアルミニウム膜（図示省略）で覆われている。
【００２５】
本実施形態では、各蛍光体層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとパネルガラス１２との間に、それぞれ対応する色の光の波長域で透過率が高い赤色フィルター４Ｒ、緑色フィルター４Ｇおよび青色フィルター４Ｂが装着してある。赤色フィルター４Ｒは、無機金属酸化物としてＦｅ2 Ｏ3 を主成分とするものであり、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上含有するカラーフィルター組成物で構成される。緑色フィルター４Ｇは、無機酸化物としてＴｉＯ2 ・ＮｉＯ・ＣｏＯ・ＺｎＯ（１：１：１：１）を主成分とするものであり、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上含有するカラーフィルター組成物で構成される。青色フィルター４Ｂは、無機酸化物としてＣｏＯ・Ａｌ2 Ｏ3 （１：１）を主成分とするものであり、粒径０．１μｍ以上の粒子が全粒子の１５重量％以下であり、粒径０．０２μｍより大きく、０．０８μｍ以下の粒子が全粒子の７０重量％以上含有するカラーフィルター組成物で構成される。
【００２６】
カラーフィルターの厚さは、特に限定されないが、たとえば０．１μｍ≦ｄ≦３．０μｍ、より好ましくは０．５μｍ≦ｄ≦２．０μｍ程度である。膜厚ｄが０．１μｍ未満であると、フィルターを設けたことによるコントラストの向上効果が望めず、また全体に均一な膜厚のフィルターとすることが困難となり、一方、膜厚ｄが３．０μｍを越えるものであると輝度の低下が大きくなり、いずれも望ましくないためである。
【００２７】
図３（Ａ）は赤色フィルター４Ｒの分光透過率曲線であり、同図（Ｂ）は緑色フィルター４Ｇの分光透過率曲線であり、同図（Ｃ）は青色フィルターの分光透過率曲線である。これらのフィルターは、図３に示すように、それぞれ光吸収領域の光透過率が２０％以下、光透過領域の光透過率が５０％以上ある。
【００２８】
本実施形態において、赤色（Ｒ）蛍光体層１５Ｒとして、次の一般式で表されるものを使用し、上記フィルターと組合せることが、より良好な色度、輝度を得る上で望ましい。
Ａ：Ｂ
（但し、式中ＡはＹ2 Ｏ2 Ｓ、Ｙ2 Ｏ3 またはこれらの混合物、ＢはＥｕまたはＥｕとＳｍの混合物であり、当該蛍光体層中のＥｕ濃度［Ｅｕ］が０．１ｍｏｌ％≦［Ｅｕ］≦６．０ｍｏｌ％である）
【００２９】
具体的には、イットリウム・オキシ・サルファイドを母体結晶とし、ユーロピウムを付加剤として含有するもの、イットリウム・オキシドを母体結晶とし、ユーロビューを付加剤として含有するもの、イットリウム・オキシ・サルファイドを母体結晶とし、ユーロピウムおよびサマリウムを付加剤として含有するものなどがある。
【００３０】
最も望ましくは、赤色蛍光体層１５Ｒとして、前記一般式で表わされる蛍光体層であってＥｕ濃度［Ｅｕ］が２．８ｍｏｌ％≦［Ｅｕ］≦４．７ｍｏｌ％のものを使用し、かつ上記赤色フィルターの膜厚ｄを０．５μｍ≦ｄ≦２．０μｍとする。
【００３１】
緑色蛍光体層１５Ｇとしては、例えば母体結晶が硫化亜鉛であり、銅、アルミニウムなどが付加剤として含有されるものが用いられる。青色蛍光体層１５Ｂとしては、例えば母体結晶が硫化亜鉛であり、銀などが付加剤として含有されるものが用いられる。
【００３２】
次に、本実施形態において、パネルガラスの内面に蛍光面を作成する方法の一例を示す。
【００３３】
まず、非発光性光吸収性物質としてのカーボンブラックなどで構成される図２に示す黒色ストライプ２の形成が行なわれる。黒色ストライプ２の形成は、パネルガラスを洗浄し、パネルガラス１２の内面に、感光剤およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの水溶性高分子からなるフォトレジストを塗布、乾燥してレジスト被膜を形成する。次に、マスクを用いてレジスト被膜の所定部分を露光により硬化させる。
【００３４】
次に、現像によりレジスト被膜の非露光部分を除去し、乾燥してレジスト被膜のストライプを形成し、次いでパネルガラス全面にカーボンブラック懸濁液を塗布、乾燥後、反転液を塗布し、現像、乾燥してカーボンブラックから成る黒色ストライプ２を形成する。なお、この黒色ストライプ２も、後述する熱転写印刷によりカラーフィルターおよび蛍光体層と共に同時に形成しても良い。
【００３５】
カラーフィルターおよび蛍光体層を熱転写印刷でパネルガラスの内面に形成するには、まず、転写シートを形成する。転写シートを形成するには、熱転写用基材シートの表面に、剥離層を形成し、この剥離層の表面に、前述した赤色、緑色および青色の光を発する赤色蛍光体層１５Ｒ、緑色蛍光体層１５Ｇおよび青色蛍光体層１５Ｂを所定パターンで形成する。次に、各色の蛍光体層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの表面に、それぞれ赤色、緑色および青色の光をそれぞれ選択的に透過させる前述した３種類のカラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを、各色の蛍光体層に対応したパターンで形成する。次に、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの表面に熱シール剤層を形成し、転写シートを完成させる。
【００３６】
この転写シートの熱シール剤層を透明なパネルガラス１２に密着させ、熱転写印刷を行い、パネルガラス１２の内面に、図２に示すように、カラーフィルター付蛍光体層を形成する。
【００３７】
このようにして、赤緑青三色の蛍光体層が形成された後で、その上に、中間膜を形成する。中間膜は、有機物膜で構成され、蛍光面を平坦化し、後工程で金属薄膜層としてのアルミニウム薄膜層を被着し易くする。後工程のプリベーキングおよびフリットシール時のベーキング処理後には、中間膜は、ＰＶＡなどと共に、アルミニウム膜を通して飛ばされる。
【００３８】
その後、金属薄膜層としてのアルミニウム薄膜層を中間膜の上に被着する。アルミニウム薄膜層を形成することで、表示画面の輝度を向上させ、イオン化を防止することができる。
【００３９】
その後、プリベイキングを行い、アパーチャグリルをパネルガラスの内面に装着した後、パネルガラスのシールエッジ面とファンネルガラスのシールエッジ面とをフリットシール接合する。プリベーキングは、アパーチャグリルを装着した後でも良い。このプリベーキングおよびフリットシール時のベーキング処理（熱処理）により、中間膜の成分および蛍光体ストライプ（蛍光体層）に含まれる有機成分を、アルミニウム膜を通して、蛍光面から除去し、蛍光面の被膜を固定化する。
【００４０】
本実施形態では、フィルター組成物が、無機金属酸化物で構成されるので、耐熱性に優れ、５００℃程度の熱処理工程を伴うＣＲＴの製造に際しても、フィルター層が劣化することはない。また、本実施形態では、無機金属酸化物の微粒子でカラーフィルターを構成するので、得られるカラーフィルターの透過率が向上し、輝度も向上する。そのため、カラーフィルターの着色濃度を高めることが可能になり、高コントラスト化および演色範囲の拡大に寄与する。
【００４１】
また、カラーフィルターと蛍光体層とを熱転写印刷により形成することで、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと蛍光体層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂとが良好に層分離した積層構造が得られ、蛍光体の発光輝度が低下せず、画質が向上すると共に、ＣＲＴの品質の安定性にも寄与する。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、カラー表示装置としての電界放出型マイクロカソードを利用したカラー平面表示装置に本発明を適用した実施形態について説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施形態のカラー平面表示装置６０は、半導体基板３０の上に行列状に配置された複数の電界放出型マイクロカソード５０から走査して発射される電子ビームが、ガラス基板などの透明パネル３２の内面に形成された蛍光面に照射して発光させることにより、画像表示を行う表示装置である。半導体基板３０と透明基板３２との間は、高真空に保持される。透明パネル３２の内面に形成してある蛍光面は、図２に示す実施形態と同様な黒色ストライプ２およびカラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂが形成してあるが、蛍光体層１５がＲ，Ｇ，Ｂの３種類でなく、単一種類の光を発する単一色蛍光体層で構成してある。また、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂおよび単一色蛍光体層１５の形成は、スクリーン印刷を用いる点で、前記第１実施形態と異なる。単一色蛍光体層１５としては、特に限定されないが、たとえば青緑色に発光するＺｎＯ：Ｚｎが用いられる。
【００４４】
次に、半導体基板３０の上にマイクロカソード５０を製造するための方法の一例を次に説明する。
【００４５】
本実施形態では、まず、半導体基板３０の上に、絶縁層３１およびゲート電極３５を順次成膜する。半導体基板３０としては、たとえば単結晶シリコン基板が用いられる。
【００４６】
本実施形態では、絶縁層３１は、主絶縁層３２と水素含有層３３とで構成される。主絶縁層３２は、たとえばＣＶＤ法により成膜される酸化シリコンで構成され、水素含有層３３は、主絶縁層３２を成膜するためのＣＶＤに引き続いて行われるプラズマＣＶＤにより成膜される水素含有酸化シリコンで構成される。酸化シリコン膜で構成される主絶縁層３２は、たとえば以下の条件でＣＶＤにより成膜される。ＣＶＤ原料ガスとして、ＳｉＨ4 とＯ2 とを用い、ＳｉＨ4 ／Ｏ2 の流量比が、たとえば３００／３００SCCM、雰囲気圧力が、たとえば３００Ｐａ、基板温度がたとえば４００℃、成膜時間がたとえば４分の条件である。主絶縁層３２の層厚は、たとえば０．８μｍである。
【００４７】
引き続いてプラズマＣＶＤにより成膜される水素含有酸化シリコン膜で構成される水素含有層３３は、たとえば以下の条件のプラズマＣＶＤで成膜される。プラズマＣＶＤ原料ガスとして、ＳｉＨ4 とＯ2 とを用い、ＳｉＨ4 ／Ｏ2 の流量比が、たとえば４００／３００SCCM、雰囲気圧力がたとえば３００Ｐａ、基板温度がたとえば３５０℃、成膜時間がたとえば１分の条件である。この水素含有層３３の層厚は、たとえば０．２μｍである。
【００４８】
ゲート電極３５は、特に限定されないが、本実施形態では、ｎ+ の導電型のポリシリコン膜３４とタングステンシリサイド（ＷＳｉx ）膜３６との積層膜であるポリサイド膜が用いられる。このゲート電極３５は、たとえばマイクロカソードのグリッドとして機能する。なお、半導体基板３０の表面に形成されるエミッタ電極の形成工程は省略してある。
【００４９】
ポリシリコン膜３４の膜厚は、たとえば１００〜３００ｎｍである。タングステンシリサイド膜３６の膜厚は、たとえば１５０〜３００ｎｍである。ポリシリコン膜３４およびタングステンシリサイド膜３６は、たとえばＣＶＤにより成膜される。ポリシリコン膜３４は、たとえば以下の条件で成膜される。ＣＶＤ原料ガスとして、ＳｉＨ4 とＰＨ3 とを用い、ＳｉＨ4 ／ＰＨ3 の流量比が、たとえば５００／０．３SCCM、雰囲気圧力がたとえば１００Ｐａ、基板温度がたとえば５００℃の条件である。タングステンシリサイド膜３６は、たとえば以下の条件で成膜される。ＣＶＤ原料ガスとして、ＷＦ6 とＳｉＨ4 とＨｅとを用い、ＷＦ6 ／ＳｉＨ4 ／Ｈｅの流量比がたとえば３／３００／５００SCCM、雰囲気圧力がたとえば７０Ｐａ、基板温度がたとえば３６０℃の条件である。
【００５０】
次に、このタングステンシリサイド膜３６の上にレジスト膜を成膜し、このレジスト膜に、フォトリソグラフィー法により、カソード孔に対応する所定のパターンで、開口部を形成する。この開口部の内径は、カソード孔の内径に相当し、たとえば０．８μｍ程度である。レジスト膜としては、特に限定されないが、たとえばノボラック系のｇ線用レジストを用いることができる。
【００５１】
次に、このレジスト膜が形成された半導体基板３０を、たとえば一般のプラズマエッチング装置内に設置し、レジスト膜３８をマスクとして、エッチング加工を行う。プラズマエッチング装置としては、特に限定されないが、たとえばマイクロ波電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）エッチング装置、誘導コイル型プラズマ（ＩＣＰ）エッチング装置、ヘリコン波利用プラズマエッチング装置、トランス結合プラズマ（ＴＣＰ）エッチング装置などを例示することができる。
【００５２】
まず、たとえばＥＣＲエッチング装置を用い、下記の条件で、タングステンシリサイド膜３６およびポリシリコン膜３４を連続エッチングする。
【００５３】
エッチングガスとしては、Ｃｌ2 とＯ2 との混合ガスを用い、Ｃｌ2 ／Ｏ2 の流量比を、たとえば７５／５SCCMとする。雰囲気圧力は、たとえば１．０Ｐａである。また、マイクロ波パワーは、たとえば９００Ｗであり、高周波（ＲＦ）パワーは、たとえば５０Ｗ（２ＭＨｚ）であり、基板温度は、たとえば２０℃である。
【００５４】
続いて、絶縁層３１をエッチング加工する。エッチングに際しては、たとえばＥＣＲ型プラズマエッチング装置を用いる。そのエッチング条件を、次に示す。エッチングガスとしては、ＣＨＦ3 とＣＨ2 Ｆ2 との混合ガスを用い、ＣＨＦ3 ／ＣＨ2 Ｆ2 の流量比を、たとえば４５／５SCCMとする。雰囲気圧力は、たとえば０．２７Ｐａである。また、マイクロ波パワーは、たとえば１２００Ｗであり、高周波（ＲＦ）パワーは、たとえば２２５Ｗ（８００ｋＨｚ）であり、基板温度は、たとえば２０℃である。
【００５５】
従来では、このような多層膜の連続エッチングにおいて、高エネルギー条件の過剰なるオーバーエッチングにより、レジスト膜３８が後退し、その開口部４０の側壁も削られ、その下層に位置するタングステンシリサイド膜３６も一部エッチングされて、テーパ形状が形成される。これは、ゲート電極３５および絶縁層３２を同一のレジスト膜でエッチング加工するために、レジスト膜がプラズマエッチングに曝される時間が、従来のコンタクトホール形成用エッチング技術に比較して長くなったためと考えられる。しかしながら、本実施形態では、絶縁層３１中に水素含有層３３を有するため、水素リッチな（数十ｗｔ％）水素含有層３３がエッチングされている際生じたＨが、ホール４４近傍のＣ／Ｆ比を増大させ堆積性雰囲気を形成する事により、通常のＳｉＯ2 エッチング時に見られる様なフロロカーボン系堆積物が側壁保護膜となってフォトレジストの後退を防止する。したがって、ゲート電極３５の開口部側壁までもオーバエッチングされることはない。その結果、タングステンシリサイド膜３６の肩落ちなども防止することができ、良好な異方性形状のカソード孔４４を形成することができる。
【００５６】
次に、レジスト膜をレジストアッシングにより除去する。レジストアッシングは、たとえば５００SCCMのＯ2 を用い、雰囲気圧力が、たとえば３．０Ｐａ、基板温度が、たとえば２００℃、高周波（ＲＦ）パワーが、たとえば３００Ｗの条件で行う。このレジスト膜の除去時と同時またはその後の工程で、側壁保護膜も除去する。
【００５７】
次に、電子ビーム蒸着法などを用いて、タングステンシリサイド膜３６の上に、剥離層を形成する。剥離層は、たとえばアルミニウム金属層などで構成される。その剥離層の層厚は、特に限定されないが、たとえば５０ｎｍ程度である。電子ビーム蒸着時の基板角度は、約２０度程度（斜め入射蒸着）が好ましい。雰囲気圧力は、たとえば１．０Ｐａである。
【００５８】
次に、たとえば電子ビーム蒸着法を用いて、剥離層の上にカソード形成層を堆積させる。カソード形成層としては、好適にはモリブデン（Ｍｏ）を用いるが、その他の高融点金属、あるいはその他の金属、化合物などを使用することもできる。電子ビーム蒸着時の基板の角度は、たとえば約９０度が好ましい。カソード形成層を、たとえば約１．０μｍの層厚で形成することで、カソード孔４４の底部に位置する基板３０の表面には、鋭角円錐状のカソード５０が均一な形状および高さで形成される。各カソード５０の形状、特に高さは、カソード形成層の各開口部が閉じるまでの時間などに依存する。本実施形態では、タングステンシリサイド膜３６の開口部の側壁に、テーパや肩落ちがないことから、カソード形成層４８のステップカバレッジも一定となり、その各開口部４８ａが閉じるまでの時間も一定であり、各カソード５０の形状、特に高さを均一にすることができる。
【００５９】
次に、水：フッ酸が約５：１の割合のフッ酸でウエットエッチング（たとえば約３０秒）を行い、アルミニウムなどで構成される剥離層をエッチング除去し、その上に位置するカソード形成層をリフトオフ除去する。カソード孔４４内には、均一形状および高さのマイクロカソード５０が残る。
【００６０】
その後は、基板３０の上に、蛍光面が形成された透明パネルを真空状態で張り合せて、本実施形態の平面表示装置が形成される。本実施形態でも、前記実施形態と同様に、無機金属酸化物の微粒子でカラーフィルターを構成するので、得られるカラーフィルターの透過率が向上する。しかも、本実施形態のカラーフィルターは、図３に示すように、共通の単一色蛍光体１５から発せられる光に対する赤、緑および青の各色の分離能力が、従来のフィルターに比べて高く、その結果、単一色光から、より純粋な三原色を得ることができ、高コントラスト化および演色範囲の拡大に寄与する。
【００６１】
また、カラーフィルターと蛍光体層とをスクリーン印刷により形成することで、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと蛍光体層１５とが良好に層分離した積層構造が得られ、蛍光体の発光輝度が低下せず、画質が向上すると共に、カラー平面表示装置の品質の安定性にも寄与する。
【００６２】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００６３】
たとえば、本発明は、前記実施形態に係るＣＲＴまたは平面表示装置に限らず、偏平ＣＲＴなどのカラー陰極線管、あるいはプラズマディスプレイなどのその他のカラー表示装置にも適用することができる。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明を実施例に基づき、より詳細に説明する。なお、以下の実施例および比較例では、特に断わらない限り、部または％は、重量基準である。
【００６５】
（実施例１）
図２の概略断面図で示す構造の蛍光面を、透明パネルガラス３２上にスクリーン印刷により形成した。ただし、本実施例では、図２に示す蛍光体層１５Ｒ，１５Ｇ，１５Ｂの代わりに、単一色蛍光体層１５を形成した。
【００６６】
まず、透明パネルガラス１２の上に、常法に従い、黒色ストライプ２を形成した。
【００６７】
次に、この黒色ストライプ２の上に、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂをスクリーン印刷で形成するために、各色のペーストを準備した。
【００６８】
（Ａ）Ｒ（赤）ペースト
酸化鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）系超微粒子からなる赤色顔料（同和鉱業社ＤＥＦＩＣＲ１００７）３４部、化学吸着型高分子分散剤（ＩＣＩ社ソルスパース）１５部、ターピネオール（安原油脂社）５１部の混合物を、アニューラ型メディア分散機（三菱重工社ダイアモンドファインミル）により微分散し、目標とする粒度のミルベースレッドを得た。
【００６９】
次いで、本ミルベース５４部にエトセルＳＴＤ７ｃｐｓ（ダウケミカル社エチルセルロース）４部をブチルジグリコールアセテート（ダイセル化学社）４２部に加温溶解したワニス４６部を加え、３本ロール（井上製作所社）で混合分散した。本ペーストの粒度分布を遠心沈降式粒度分布測定器（島津製作所社ＳＡ−ＣＰ３）で測定した所、平均粒子径は０．０３μｍであった。また、最多品粒子数（粒子径０．０３５μｍ）を１００％とした時の他粒子の分散率は０．１μｍ以上の粒子数が全粒子の７０％以上であった。この粒度分布の測定結果を図５（Ａ）に示す。
【００７０】
（Ｂ）Ｂ（青）ペースト
アルミン酸コバルト（ＣｏＯ，Ａｌ2Ｏ3）の超微粒子からなる青色顔料（大日精化社ダイピロキサイドＴＭブルー３４１０）３７部、化学吸着型高分子分散剤１０部、ターピネオール５３部の混合物をＲペーストの製法と同法により微分散し、目標とする粒度のミルベースブルーを得た。
【００７１】
次いで、本ミルベースブルー６８部にエトセルＳＴＤ１０ｃｐｓ（ダイセル化学社エチルセルロース）５．６部をブチルジグリコールアセテート２６．４部に加温溶解したワニス３２部を加え、３本ロールで混合分散した。本ペーストの粒度分布を同法により測定した所、平均粒子径は０．０５μｍであった。また、最多品粒子数（粒径０．０４５μｍ）を１００％とした時の他粒子の分布率はＲペーストと同等であった。この粒度分布の測定結果を図５（Ｂ）に示す。
【００７２】
（Ｃ）Ｇ（緑）ペースト
ＴｉＯ，ＺｎＯ，ＣｏＯ，ＮｌＯの超微粒子でなる緑色顔料（大日精化社ダイピロキサイドＴＭグリーン３３２０）３０部、化学吸着型高分子分散剤１０部、ターピネオール６０部の混合物をＲペーストの製法と同法により、微分散し目標とする粒度のミルベースグリーンを得た。
【００７３】
次いで本ミルベース：７６部とエトセル１０ｃｐｓ：３．８部をブチルジグリコールアセテート：２０．２部に加温溶解したワニス２４部を加え、３本ロールで混合分散した。本ペーストの粒度分布を同法により測定した所、平均粒度径は０．０６μｍであった。また、最多品粒子数（粒径０．０４５μｍ）を１００％としたときの他粒子の分布率はＲペーストと同レベルであった。この粒度分布の測定結果を図５（Ｃ）に示す。
【００７４】
（印刷適性改良剤の混合）
スクリーン適性を改善するため、レオロジー改良剤として超微粒子の酸化アルミニウム（日本アエロジル社アルミニュームオキサイドＣ）やステアリン酸カルシウム（堺化学ＳＣ-１００）が使用できる。
【００７５】
スクリーン印刷適性は、スクリーンのメッシュ（開口サイズ）、レジスト厚、スキージ角度、印刷圧、印刷速度、パターン精度等で変化するため、顔料ペーストのレオロジーも適宜コントロールすることが好ましい。レオメトリック社レオメーターによる測定値の好ましい値を以下に示す。
【００７６】
定常粘土 ；２００〜８００Ｐａ・Ｓ／２５℃
複素弾性率；５０００〜１５０００ｄｙｎｅ／ｃｍ2
【００７７】
上述した顔料ペーストを用いてスクリーン印刷を行い、図２に示すように、カラーフィルター４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを形成した。スクリーン印刷に際しては、マイクロテック（株）製 の高精度低圧スクリーン印刷を使用した。また、スクリーン印刷に際しては、ＢＭストライプ（遮光層）２が付帯されたパネルガラス１２面にＢ、Ｒ、Ｇが、互いに異なる色が隣り合うように印刷した。
【００７８】
次に、これらのカラーフィルター上に、共通する色の蛍光体スラリー（ＺｎＯ・Ｚｎ含有）を用いて、スクリーン印刷により、単一色蛍光体層１５を形成した。
【００７９】
このような蛍光面を４つ作製し、それぞれのフィルターについて、透過率を測定したところ、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示す結果が得られた。図６（Ａ）は４つのサンプルの赤色フィルター４Ｒ−１〜４Ｒ−４の透過率を示し、図６（Ｂ）は４つのサンプルの緑色フィルター４Ｇ−１〜４Ｇ−４の透過率を示し、図６（Ｃ）は４つのサンプルの青色フィルター４Ｒ−１〜４Ｒ−４の透過率を示す。但し、透過率の％は、カラーフィルターを形成しない場合の透過率を１００％としての値である。
【００８０】
図６に示す結果から明らかなように、図７に示す比較例（従来例）のカラーフィルターに比較し、本実施例のカラーフィルターは、各色の光を選択的に透過することが確認された。
【００８１】
また、このようにして形成されたパネルガラスをＣＲＴに組み込み、色度点と相対輝度とを測定した。
【００８２】
色度は、ミノルタ（株）製カラーアナライザーＣＡ−１００により測定した。測定条件は、加速電圧２７ｋＶ、カソード電流３００μＡであった。輝度Ｂは、ミノルタ（株）製カラーアナライザＣＡ−１００により測定した。測定条件は、ＣＲＴをセット（ＧＤＭ１９インチ）に組み込んだ状態で、９３００Ｋの白色を出して測定した。
【００８３】
測定結果を下記の表１と図８（Ａ）に示す。
【００８４】
【表１】
2005209662.tif 000003
【００８５】
表中の相対輝度は、フィルター無しを１００％とした値である。
【００８６】
また、比較のために、従来例に係るカラーフィルター（金属コロイドを用いたもので図７に示す透過率を持つもの）を用いて、色度を測定した結果を図８（Ｂ）に示す。
【００８７】
表１および図８（Ａ）に示すように、本実施例に係るカラーフィルターを用いたＣＲＴでは、従来例よりもはるかに色再現範囲の広い高輝度のＣＲＴを実現できることが確認された。また、本実施例のＣＲＴのコントラストを測定したところ、従来例のものに比較して、向上することも確認された。
【００８８】
（実施例２）
赤色フィルター４Ｒ−１〜４Ｒ−４の上にのみ、ＺｎＯ・Ｚｎから成る蛍光体層の代わりに、ＳｎＯ2 ：Ｅｕから成る蛍光体層を形成した以外は、前記実施例１と同様にして、ＣＲＴを製造した。
【００８９】
実施例１と同様にして、色度点と相対輝度とを測定したところ、表２に示す結果が得られた。
【００９０】
【表２】
2005209662.tif 000004
【００９１】
表２に示すように、赤色フィルター４Ｒ−１〜４Ｒ−４の上に赤色の光を発光する蛍光体層を設けた場合には、前記実施例１よりもさらに相対輝度が向上し、色再現範囲が拡大することが確認された。
【００９２】
（実施例３）
本実施例では、図２に示すパネルガラスの蛍光面を、熱転写印刷により形成し、蛍光体層として三原色蛍光体層ストライプを形成した以外は、前記実施例１と同様にして、ＣＲＴを製作した。
【００９３】
まず、転写シートを作製した。転写シートを作製するために、大豊機械（株）製スクリーン５色機を使用した。
【００９４】
２５μｍ厚のポリエステルフィルム機材フィルム上にアクリル樹脂から成る剥離層を全面印刷し、グラファイイトを使用した遮光枠を印刷後、Ｂ、Ｒ、Ｇの各蛍光体スラリーを印刷した。各蛍光体スラリーとしては、公知のものを用いた。次いで、前記実施例１で用いたカラーフィルター用顔料ペーストを、蛍光体印刷面の共通する色に重ねてスクリーン印刷した。さらに、アクリル系のヒートシール剤を全面印刷し、カラーフィルター付き蛍光体転写シートを作成した。
【００９５】
この転写シートのヒートシール剤側がパネルガラス内面に密着するように、ガラス面に重ね、太平工業（株）製ロータリー式熱転写機を使用して、１５０℃の条件で熱転写し、パネルガラス内面にカラーフィルターと蛍光体層とを形成した。
【００９６】
以上説明してきたように、本発明によれば、カラー表示装置において、高輝度化、高コントラスト化、色再現範囲の拡大および外光反射防止機能の向上を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るカラーＣＲＴの概略図である。
【図２】図２は図１に示すパネル内面の要部断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施形態に係る赤色フィルターの分光透過率特性を示す図である。
【図４】図４は他の実施形態に係るカラー平面表示装置の要部断面図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例に係るカラーフィルター組成物の粒度分布を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施例に係るカラーフィルターの透過率特性を示すグラフである。
【図７】図７は従来のカラーフィルターの透過率特性を示すグラフである。
【図８】図８（Ａ）は本発明の実施例に係るカラーフィルターを用いたＣＲＴの再現可能な色の範囲を示すグラフ、同図（Ｂ）は従来例に係るカラーフィルターを用いたＣＲＴの再現可能な色の範囲を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９８】
２…黒色ストライプ
４Ｒ…赤色フィルター
４Ｇ…緑色フィルター
４Ｂ…青色フィルター
１２…パネルガラス
１４…ファンネルガラス
１５…単一色蛍光体層
１５Ｒ…赤色蛍光体層
１５Ｇ…緑色蛍光体層
１５Ｂ…青色蛍光体層
１６…電子銃
【図１】
2005209662.tif 000005
【図２】
2005209662.tif 000006
【図３】
2005209662.tif 000007
【図４】
2005209662.tif 000008
【図５】
2005209662.tif 000009
【図６】
2005209662.tif 000010
【図７】
2005209662.tif 000011
【図８】
2005209662.tif 000012