(57)【要約】【課題】封着工程でのＣｒ/Ｃｒ2Ｏ3等の金属膜ブラックマトリクスの酸化による蛍光体との導電性劣化、遷移金属酸化物の揮発による電子源の汚染を防止する。【解決手段】前面基板２０の主面に形成するブラックマトリクス１１９を、遷移金属酸化物（Ｃｒ2Ｏ3）と遷移金属（Ｃｒ）の積層膜をＩＴＯ等の導電性酸化物で被覆したものとする。このブラックマトリクス１１９の開口部に蛍光体１１１を塗布し、その上に陽極１２４を成膜する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面上に互いに平行に形成された多数の信号配線と、前記信号配線の上に当該信号配線とは層間絶縁層を介して交差し、かつ互いに平行に形成された多数の走査配線とを有し、前記信号配線と前記走査配線の前記交差部に形成されて二次元マトリクス状に配置された多数の電子放出部からなる電子源アレイを画像表示領域に含む一方の基板と、
前記一方の基板の内面に対向して設置され、その対向内面に前記電子源アレイから放出される電子による励起で発光する蛍光面を備えた他方の基板とを有し、
前記蛍光面は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクス区画された複数の蛍光体素子と、前記ブラックマトリクスと前記蛍光体を覆って成膜された陽極とから構成され、
前記ブラックマトリクスが遷移金属酸化物と遷移金属の積層膜を導電性酸化物で被覆した構造を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記遷移金属酸化物がＣｒ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3の何れかであり、前記遷移金属がＣｒ、Ｗ、Ｍｏの何れかであることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
請求項１に記載の画像表示装置であって、
前記導電性酸化物としてＩＴＯ、ＩＺＯの何れかを用い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、画像表示装置にかかり、特に電子源アレイを用いた自発光型のフラット・パネル・ディスプレイとも称する画像表示装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
微少で集積可能な電子源を利用する画像表示装置（フィールド・エミッション・ディスプレイ:ＦＥＤ）が開発されている。この種の画像表示装置の電子源は、電界放出型電子源とホットエレクトロン型電子源とに分類される。前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源などがある。
【０００３】
ＭＩＭ型については、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３などに、金属―絶縁体―半導体型についてはＭＯＳ型が非特許文献１に、金属―絶縁体―半導体−金属型ではＨＥＥＤ型が非特許文献２などに、ＥＬ型は非特許文献３などに、ポーラスシリコン型については非特許文献４などに記載がある。
【０００４】
ＭＩＭ型電子源の構造と動作は以下のとおりである。すなわち、上部電極と下部電極との間に絶縁層（トンネル絶縁層）を介在させた構造を有し、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、下部電極中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層であるトンネル絶縁層の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極表面に達したものが真空中に放出される。
【特許文献１】特開平７−６５７１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１５３９７９号公報
【特許文献３】特願２００４−３６３０７５号公報
【非特許文献１】ｊ.Ｖａｃ.Ｓｃｉ.Ｔｅｃｈｏｎｏｌ.Ｂ１１(２)ｐ.４２９−４３２(１９９３)
【非特許文献２】ｈｉｇｈ−ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ、Ｊｐｎ、ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、ｖｏｌ．３６、ｐｐ.９３９
【非特許文献３】Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ、応用物理 第６３巻、第６号、５９２頁
【非特許文献４】応用物理  第６６巻、第５号、４３７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような電子源を複数の行（例えば水平方向）と複数の列（例えば垂直方向）に並べてマトリクスを形成し、各電子源対応に配列した多数の蛍光体からなる蛍光面を真空パネル内に配置して画像表示装置を構成することができる。蛍光体を導電性のブラックマトリクス（ＢＭ）の開口部に配置することで、陽極（アノード）を構成するアルミニウム（Ａｌ）のメタルバックとブラックマトリクス（ＢＭ）の双方よりアノード電位を安定に与えることができる。
【０００６】
導電性を有するブラックマトリクス（ＢＭ）の材料としては、ＣＲＴ等で用いられているグラファイトや、液晶等で用いられているＣｒ/Ｃｒ2Ｏ3の２層Ｃｒ膜などの金属ＢＭが挙げられる。ＦＥＤに用いる場合、グラファイトは剥離しやすくスペーサを固定しがたいため、Ｃｒ/Ｃｒ2Ｏ3等の金属ＢＭの方が好ましい。しかしながら、ＦＥＤのパネル封着は、通常、バインダを焼成するため大気等の酸化雰囲気中４００℃以上の高温熱処理で行われ、Ｃｒ表面が酸化して蛍光体との電気接触が劣化する。
【０００７】
また、遷移金属は酸化すると揮発しやすくなる。例えば、Ｃｒ過酸化物（ＣｒＯ4、ＣｒＯ3）などは蒸気圧が高く、封着時にパネル内に充満し、電子源表面やＡｌのメタルバック表面を汚染する。他の遷移金属を用いた場合も、やはり酸化による導通不良や、過酸化物の揮発などが起こる。また、Ｃｒ膜は大気中の湿度により電蝕を起こしやすく、アノード引出し線として直接利用するのが困難である。このような課題を解決しないと、長寿命で信頼性の高い画像表示装置を得ることは難しい。
【０００８】
本発明の目的は、封着工程でのＣｒ等の金属の酸化を防止し、かつ導電性を維持すると共に電蝕の発生を防止して、長寿命で信頼性の高い画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、遷移金属酸化物と遷移金属の積層膜からなる蛍光面のブラックマトリクスを、導電性酸化物で被覆ことにより実現される。特に、遷移金属酸化物としてＣｒ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3の何れかであり、前記遷移金属がＣｒ、Ｗ、Ｍｏを用いる場合に有効である。導電性酸化物としては、加工性に優れ、耐酸化性も強いＩＴＯやＩＺＯが特に有効である。
【００１０】
本発明の画像表示装置は、内面上に互いに平行に形成された多数の信号配線と、前記信号配線の上に当該信号配線とは層間絶縁層を介して交差し、かつ互いに平行に形成された多数の走査配線とを有し、前記信号配線と前記走査配線の前記交差部に形成されて二次元マトリクス状に配置された多数の電子放出部からなる電子源アレイを画像表示領域に含む一方の基板と、
前記一方の基板の内面に対向して設置され、その対向内面に前記電子源アレイから放出される電子による励起で発光する蛍光面を備えた他方の基板とを有する。
【００１１】
前記蛍光面は、ブラックマトリクスと、該ブラックマトリクス区画された複数の蛍光体素子と、前記ブラックマトリクスと前記蛍光体を覆って成膜された陽極とから構成され、前記ブラックマトリクスが遷移金属酸化物と遷移金属の積層膜を導電性酸化物で被覆した構造を有する。
【００１２】
そして、前記遷移金属酸化物はＣｒ2Ｏ3、ＷＯ3、ＭｏＯ3の何れかであり、前記遷移金属がＣｒ、Ｗ、Ｍｏの何れかである。また、前記導電性酸化物としてＩＴＯ、ＩＺＯの何れかを用いる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の最良の実施形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明による画像表示装置の実施例１を説明する模式図である。電子源を有する一方の基板（陰極基板、あるいは背面基板とも言う）１０に、スペーサ３０を介して蛍光体を形成した他方の基板２０（図１では全体を矢印で示す。蛍光体基板、前面基板、表示側基板、あるいはカラーフィルタ基板とも言う）が貼りあわされている。前面基板２０の内面に有するブラックマトリクス１１９と３色（赤:Ｒ、緑:Ｇ、青:Ｂ）の蛍光体１１１、１１２、１１３のみを部分的に示してある。前面基板そのものは図示を省略した。
【００１５】
陰極基板１０には、信号線駆動回路５０に接続する信号配線（データ線）を構成する下部電極１１、走査配線駆動回路６０に接続して信号線と交差（ここでは直交）配置された走査配線２１、その他の後述する機能膜等が形成されている。なお、陰極（電子放出部）は、走査配線の幅内に配置され、絶縁層（所謂フィールド絶縁層）１４を介して下部電極１１に積層する上部電極１３（図２参照）で形成され、絶縁層１４の薄層部分で形成される絶縁層（トンネル絶縁層）１２の部分から電子が放出される。
【００１６】
図２は、ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を構成するパネルの１画素の表示原理を説明する図である。このパネルは背面基板１０と前面基板２０を図示しない封止枠で貼り合せ、内部空間を真空状態に保持して構成される。ガラス基板などの背面基板１０の主面（内面）にアルミニウム（Ａｌ）膜を好適とする薄膜電子源であるＭＩＭ型電子源（以下、単に電子源とも称する）の下部電極を構成する信号配線（所謂、データ線）１１、下部電極のアルミニウムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる絶縁層（フィールド絶縁層）１４、チッ化シリコン膜ＳｉＮを好適とする層間絶縁層１５、走査信号を電子源に確実に伝達する接続電極１６、アルミニウム（Ａｌ）を好適とする走査配線２１、走査配線２１に接続した画素の電子源を構成する上部電極１３が形成されている。なお、接続電極１６は必須ではない。
【００１７】
電子源は、信号配線１１を下部電極とし、この下部電極の上に位置する絶縁層１４の一部を形成する薄膜部分である絶縁層（トンネル絶縁層）１２、前記絶縁層１２の上層に積層する上部電極１３の部分とで構成される。上部電極１３は、走査配線２１と接続電極１６の一部とを覆って形成されている。この構成で、所謂ダイオード電子源が形成される。
【００１８】
一方、前面基板２０の主面には、遮光膜（ブラックマトリクス:ＢＭ）１１９で隣接画素と区画された蛍光体１１１（ここでは、赤色）、アルミニウム蒸着膜を好適とする陽極１２４が形成されている。
【００１９】
背面基板１０と前面基板２０の間の間隔は３ないし５ｍｍ前後であり、この間隔を隔壁とも称するスペーサ３０で維持している。背面基板１０と前面基板２０の板厚は、例えば２．８ｍｍ、スペーサ３０の高さは例えば３ｍｍ程度である。図２では、分かり易くするために各構成層の厚みを強調して示してあるが、走査配線の膜厚は例えば３μｍである。
【００２０】
この様な構成において、背面基板１０の上部電極１３と前面基板２０の陽極１２４の間に加速電圧（２、３ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図２では約５ｋＶ）を加速電圧として印加すると、下部電極である信号配線１１に供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ-が放出され、加速電圧によって蛍光体１１１（赤）に射突し、これを励起して所定周波数の光Ｌ（ここでは、赤色）を前面基板２０の外部に出射する。なお、この単位画素はカラーの副画素（サブピクセル）であり、他の色である緑（Ｇ）、青（Ｂ）のサブピクセルについても同様である。
【００２１】
図３は、本発明による画像表示装置の実施例１の前面基板の構成を説明する図である。前面基板２０には、表示画像のコントラストを上げるための遮光層すなわちブラックマトリクス１１９が形成されている。ブラックマトリクス１１９の開口部に赤色蛍光体１１１、緑色蛍光体１１２と青色蛍光体１１３とが塗布されている。ブラックマトリクス１１９は積層膜であり、この実施例では、前面基板２０側からＣｒ2Ｏ3膜１２０、Ｃｒ膜１２１、ＩＴＯ膜１２２の順で成膜した積層膜を用いた。
【００２２】
ブラックマトリクス１１９にはサブピクセルに対応した部分に開口部が設けられ、その開口部に蛍光体が塗布され、さらにＡｌのメタルバック膜が成膜されて陽極が形成されている。蛍光体としては、例えば、赤色１１１にＹ2Ｏ2Ｓ:Ｅｕ（Ｐ２２−Ｒ）、緑色１１２にＺｎＳ:Ｃｕ,Ａｌ（Ｐ２２−Ｇ）、青色１１３にＺｎＳ:Ａｇ,Ａｌ（Ｐ２２−Ｂ）等を用いることができる。
【００２３】
図４〜図７は、本発明による画像表示装置を構成する前面基板の製造プロセスの説明図である。まず、前面基板２０の主面にＣｒ2Ｏ3膜１２０、Ｃｒ膜１２１、ＩＴＯ膜１２２を連続成膜する（図４）。続いて、ブラックマトリクス１１９の形状のホトレジストをかけ、開口部と周囲をエッチングする。ＩＴＯ膜のエッチングはシュウ酸水溶液で、Ｃｒ膜とＣｒ2Ｏ3膜のエッチングは硝酸アンモニウムセリウム水溶液で同一レジストを用いて行うことができる。これにより、Ｃｒ金属がＩＴＯで被覆されたブラックマトリクスを作成することができる（図５）。
【００２４】
続いて、各色の蛍光体を印刷法あるいはスラリー法により塗布、パターン化し（図６）、その表面を平滑化するためのフィルミング膜としてニトロセルロースやアクリル樹脂等のバインダで被覆する（フィルミング、ラッカーリング工程）（図７）。その後、蒸着法などによりＡｌ薄膜を成膜し、バインダを焼成するための熱処理を施して図３に示した前面基板２０が完成する。
【００２５】
このように、Ｃｒ膜を導電性酸化物であるＩＴＯ膜で被覆することにより、背面基板との封着工程における熱によるＣｒの酸化を防止することができる。また、ＩＴＯやＩＺＯ等の導電性酸化物は封着工程の熱処理を通しても導電性が劣化しないので、蛍光体との電気接触を安定に保つことができる。また、Ｃｒの過酸化物の飛散も防止でき、電子源やＡｌバックの汚染も防止することができる。さらに、図８で後述する使用時大気にさらされた状態で高圧のアノード電源２０５に接続されるパネル外部のアノード引出し線１２４Ｔの部分もＩＴＯ等で被覆することでＣｒの電蝕を防止することが可能である。
【００２６】
なお、遷移金属酸化物としては、Ｃｒ2Ｏ3以外に、ＷＯ3、ＭｏＯ3の何れかでもよい。また、前記遷移金属はＣｒに限らず、Ｗ、Ｍｏを用いることもできる。さらに、導電性酸化物としては、加工性に優れ、耐酸化性も強いものとしてＩＴＯに代えてＩＺＯを用いることも有効であり、他の同様の透明導電膜を用いることができる。
【００２７】
図８は、本発明の画像表示装置の全体構造の一例をより具体的に説明する一部破断して示す斜視図である。また、図９は、図８のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。繰り返しの説明になるが、背面基板１０の内面には信号配線１１と走査配線２１を有し、信号配線１１と走査配線２１の交差部近傍に電子源（電子放出部）が形成されている。信号配線１１の端部には信号配線端子１１Ｔが形成され、走査配線２１の端部には走査配線端子２１Ｔが形成されている。
【００２８】
また、前面基板２０の内面にはブラックマトリクス１１９、陽極（アノード）１２４、蛍光体層１１１、１１２、１１３が形成されている。背面基板１０と前面基板２０とは、その周縁に封止枠３００を介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板１０と前面基板２０の間にガラス板あるいはセラミックス板を好適とするスペーサ３０を植立させている。図９はこのスペーサ３０に沿った断面を示す。図９には、走査配線２１の上に当該走査配線に沿って３枚のスペーサを示してあるが、これはあくまで一例である。
【００２９】
なお、背面基板１０と前面基板２０および枠ガラス３００で密封された内部空間は、背面基板１０の一部に設けた排気管４００から排気して所定の真空状態に維持される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明による画像表示装置の実施例１を説明する模式図である。
【図２】ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を構成するパネルの１画素の表示原理を説明する図である。
【図３】本発明による画像表示装置の実施例１の前面基板の構成を説明する図である。
【図４】本発明による画像表示装置を構成する前面基板の製造プロセスの説明図である。
【図５】本発明による画像表示装置を構成する前面基板の図４に続く製造プロセスの説明図である。
【図６】本発明による画像表示装置を構成する前面基板の図５に続く製造プロセスの説明図である。
【図７】本発明による画像表示装置を構成する前面基板の図６に続く製造プロセスの説明図である。
【図８】本発明の画像表示装置の全体構造の一例をより具体的に説明する一部破断して示す斜視図である。
【図９】図８のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である
【符号の説明】
【００３１】
１０・・・背面基板、１１・・・下部電極(信号配線)、１１Ｔ・・・信号配線端子、１２・・・絶縁層、１３・・・上部電極、１４・・・フィールド絶縁層、１５・・・層間絶縁層、１６・・・接続電極、２０・・・前面基板、２１・・・走査電極、２１Ｔ・・・走査配線端子、３０・・・スペーサ、５０・・・信号線駆動回路、６０・・・走査線駆動回路、１１１・・・赤色蛍光体、１１２・・・緑色蛍光体、１１３・・・青色蛍光体、１１９・・・ブラックマトリクス、１２０・・・Ｃｒ2Ｏ3膜、１２１・・・Ｃｒ膜、１２２・・・ＩＴＯ膜、１２３・・・フィルミング膜、１２４・・・Ａｌメタルバック膜（陽極、アノード）、２０４・・・アノード引出し線、２０５・・・高圧回路、３００・・・枠ガラス、４００・・・排気管。
【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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