(57)【要約】【課題】この発明は、蛍光体層を劣化させることなく、良質な画像を長期間に亘って表示できる画像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】ＦＥＤは、多数の蛍光体層を有する前面基板および多数の電子放出素子を有する背面基板を有し、これら基板の周縁部同士を接合して内部を真空にして形成される。前面基板の内面に設けられた蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６には発光粒子３０が混ぜてある。発光粒子３０は、目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して目的波長帯域の光を含む補助光を発光する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面基板と背面基板を対向させて周縁部同士を封着し且つ内部を真空排気した真空外囲器と、
上記前面基板の内側に設けられた多数の蛍光体層と、
上記背面基板の内側に設けられ、上記蛍光体層に向けて電子を放出する多数の電子放出素子と、を有し、
上記蛍光体層は、
上記電子放出素子から放出される電子の衝突によって励起されて目的波長帯域の光を含む主たる光を発光する蛍光体粒子と、
上記目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して上記目的波長帯域の光を含む補助光を発光する発光粒子と、
を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記発光粒子は、上記蛍光体粒子間の隙間を埋める程度の粒径を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
上記発光粒子は、無機顔料および無機染料のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記多数の蛍光体層は、上記発光粒子としてＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕのうち少なくとも１種を含む赤色蛍光体層、上記発光粒子としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅのうち少なくとも１種を含む緑色蛍光体層、および上記発光粒子としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７を含む青色蛍光体層を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前面基板と背面基板を対向させて周縁部同士を封着し且つ内部を真空排気した真空外囲器と、
上記前面基板の内側に設けられた多数の蛍光体層と、
上記背面基板の内側に設けられ、上記蛍光体層に向けて電子を放出する多数の電子放出素子と、
上記蛍光体層と上記前面基板との間に設けられ、対応する蛍光体層から発光される光のうち目的波長帯域の光を選択的に透過させるカラーフィルターと、を有し、
上記カラーフィルターは、
上記目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して上記目的波長帯域の光を含む補助光を発光する発光粒子を含むことを特徴とする画像表示装置。
【請求項６】
上記発光粒子は、無機顔料および無機染料のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
上記多数の蛍光体層は、上記目的波長帯域が赤色の光を発光する赤色蛍光体層、上記目的波長帯域が緑色の光を発光する緑色蛍光体層、および上記目的波長帯域が青色の光を発光する青色蛍光体層を含み、上記赤色蛍光体層に対応する赤色のカラーフィルターは、上記発光粒子としてＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕのうち少なくとも１種を含み、上記緑色蛍光体層に対応する緑色のカラーフィルターは、上記発光粒子としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅのうち少なくとも１種を含み、上記青色蛍光体層に対応する青色のカラーフィルターは、上記発光粒子としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７を含むことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項８】
上記蛍光体層は、
上記電子放出素子から放出される電子の衝突によって励起されて上記目的波長帯域の光を含む主たる光を発光する蛍光体粒子と、
上記目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して上記目的波長帯域の光を含む補助光を発光する発光粒子と、
を有することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項９】
上記発光粒子は、上記蛍光体粒子間の隙間を埋める程度の粒径を有することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
上記発光粒子は、無機顔料および無機染料のうち少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
上記多数の蛍光体層は、上記発光粒子としてＣａＳ：Ｅｕ、ＳｒＳ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕのうち少なくとも１種を含む赤色蛍光体層、上記発光粒子としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅのうち少なくとも１種を含む緑色蛍光体層、および上記発光粒子としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７を含む青色蛍光体層を有することを特徴とする請求項８に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、前面基板の内側に設けた蛍光体層に向けて背面基板の内側に設けた電子放出素子から電子を放出させて画像を表示する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カラー陰極線管のようなカラー表示装置のフェースパネル（前面基板）の内面には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の蛍光体層がドット状、或いはストライプ状に形成されている。そして、この蛍光体層に電子ビームを衝突させて各色の蛍光体層を発光させてカラー画像を表示させる。
【０００３】
この種のカラー表示装置において、画像の輝度やコントラスト、発光色度の改善、すなわち各色の目的波長帯域から外れた不要発光の除去を目的として、蛍光体層とフェースパネルの間に蛍光体層の発光色と同色の光を透過する顔料層から構成されるカラーフィルターを設けている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
しかし、このカラーフィルターを設けることで、不要光を効果的に除去できる反面、透過させたい目的波長帯域の光も減光させてしまう不利益を被る。十分に満足のいく輝度を得るため、電子ビームの強度を上げることも考えられるが、蛍光体層の劣化を助長してしまう。
【特許文献１】特開２００３−２１５３２７号公報（段落［０００２］［０００３］参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明の目的は、蛍光体層を劣化させることなく、良質な画像を長期間に亘って表示できる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】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明の画像表示装置は、前面基板と背面基板を対向させて周縁部同士を封着し且つ内部を真空排気した真空外囲器と、上記前面基板の内側に設けられた多数の蛍光体層と、上記背面基板の内側に設けられ、上記蛍光体層に向けて電子を放出する多数の電子放出素子と、を有し、上記蛍光体層は、上記電子放出素子から放出される電子の衝突によって励起されて目的波長帯域の光を含む主たる光を発光する蛍光体粒子と、上記目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して上記目的波長帯域の光を含む補助光を発光する発光粒子と、を有する。
【０００７】
上記発明によると、蛍光体層に含まれる発光粒子が目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して目的波長帯域の光を含む補助光を発光し、本来不要とされる波長帯域の光を利用して目的波長帯域の補助光を得ることができるため、電子放出素子から放出させる電子ビームの強度を高めることなく画像の輝度を向上させることができる。
【０００８】
また、この発明の画像表示装置は、前面基板と背面基板を対向させて周縁部同士を封着し且つ内部を真空排気した真空外囲器と、上記前面基板の内側に設けられた多数の蛍光体層と、上記背面基板の内側に設けられ、上記蛍光体層に向けて電子を放出する多数の電子放出素子と、上記蛍光体層と上記前面基板との間に設けられ、対応する蛍光体層から発光される光のうち目的波長帯域の光を選択的に透過させるカラーフィルターと、を有し、上記カラーフィルターは、上記目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して上記目的波長帯域の光を含む補助光を発光する発光粒子を含む。
【０００９】
上記発明によると、カラーフィルターに含まれる発光粒子がカラーフィルターを透過する目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して目的波長帯域の光を含む補助光を発光し、本来不要とされる波長帯域の光を利用して目的波長帯域の補助光を得ることができるため、電子放出素子から放出させる電子ビームの強度を高めることなく画像の輝度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の画像表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、蛍光体層を劣化させることなく、良質な画像を長期間に亘って表示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置について詳細に説明する。ここでは、画像表示装置の一例として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤについて説明する。
【００１２】
図１および図２に示すように、ＦＥＤは、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜３［ｍｍ］の隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。
【００１３】
真空外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数のスペーサ１４が設けられている。スペーサ１４としては、板状あるいは柱状のスペーサ等を用いることができる。
【００１４】
前面基板１１の内面上には、図３に示すように、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体層１６とマトリクス状に形成された黒色遮光層１７とを有した蛍光体スクリーン１５が形成されている。これらの蛍光体層１６はストライプ状あるいはドット状に形成してもよい。この蛍光体スクリーン１５上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック２０が形成されている。
【００１５】
また、各色の蛍光体層１６と前面基板１１との間には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルター１９が設けられている。さらに、メタルバック２０の表面には、ゲッタ部材２２がパターニングされている。このゲッタ部材２２は、黒色遮光層１７の上に重なる領域に設けられている。
【００１６】
背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板１２の内面には、電子放出素子１８を駆動するための多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００１７】
上記構造のＦＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン１５およびメタルバック２０にアノード電圧を印加して、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーンへ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００１８】
ところで、上述した各色のカラーフィルター１９は、対応する色の蛍光体層１６から発光される光（主たる光）のうち目的波長帯域の光を選択的に透過させるよう機能する。目的波長帯域の光とは、前面基板１１を通して見える各色の蛍光体層１６の理想的な発色光のことであり、目的波長帯域は各色毎に決められている。本実施の形態では、赤色光の目的波長帯域を５７０［ｎｍ］〜６７０［ｎｍ］に設定し、緑色光の目的波長帯域を４８０［ｎｍ］〜５８０［ｎｍ］に設定し、青色光の目的波長帯域を４００［ｎｍ］〜５００［ｎｍ］に設定し、各色に合った透過特性を有する３種類のカラーフィルターを用いた。
【００１９】
各色のカラーフィルターは、対応する色の目的波長帯域から外れた波長の光（不要光）だけを遮断して目的波長帯域の光を１００％透過することが理想的であるが、目的波長帯域の光もわずかに遮断されてしまう。このため、例えば、カラーフィルターを用いた場合の画像の輝度とカラーフィルターを用いない場合の画像の輝度を比較すると、カラーフィルターを用いた場合には僅かながら輝度が低下してしまう。
【００２０】
本実施の形態では、このような輝度の低下を補うため、もしくはカラーフィルターの有無に関わらず電子ビームの強度を変えずに輝度を高めるため、図３に示すように、各色の蛍光体層１６に各色に合った発光粒子３０を混ぜた。この発光粒子３０は、蛍光体粒子１６ａ（粒径、数μｍ）間の隙間を埋める程度の粒径（１μｍ以下）を有する無機顔料もしくは無機染料であり、各色の目的波長帯域の光より波長の短い光を吸収して当該目的波長帯域の光を含む補助光を発光する機能を有する。
【００２１】
すなわち、この発光粒子３０を蛍光体層１６に混ぜることで、対応する蛍光体層１６から発光される主たる光に加えて同じ波長帯域の補助光を発光させることができ、電子ビームの強度を変えることなく輝度を高めることができる。言い換えると、蛍光体層１６の電子ビームの照射による劣化を抑制でき、比較的長期間に亘って良好な画像を表示できる。また、上述したように、蛍光体粒子１６ａの間の隙間に発光粒子３０を配置することで、本来、電子ビームが当たらない蛍光体粒子の部位にも光を当てることができ、単位あたりの蛍光体粒子の発光効率を高めることができ、蛍光体層１６の膜厚を厚くできる。
【００２２】
具体的には、例えば、赤色の蛍光体層に発光粒子としてＣａＳ：Ｅｕを蛍光体重量に対して１０［重量％］混ぜ、緑色の蛍光体層に発光粒子としてＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕを蛍光体重量に対して１０［重量％］混ぜ、青の蛍光体層に発光粒子としてＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７を蛍光体重量に対して１０［重量％］混ぜた。赤色の蛍光体層に混ぜる発光粒子として、この他に、例えば、ＳｒＳ：Ｅｕ、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕなどがあり、緑色の蛍光体層に混ぜる発光粒子として、この他に、例えば、Ｃａ３Ｓｃ２Ｓｉ３Ｏ１２：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（ＹＡＧ）：Ｃｅなどがある。
【００２３】
以下、上述した実施の形態のＦＥＤの製造方法について簡単に説明する。  
まず、洗浄した前面基板１１の内面に、黒色遮光層１７を形成し、各色のカラーフィルター１９を形成する。そして、各色のカラーフィルター１９に重ねて各色の蛍光体層１６をスクリーン印刷により塗布して乾燥させ、蛍光体スクリーン１５を形成する。各色の蛍光体層１６を形成するインクには、予め、上述した発光粒子が混ぜてある。
【００２４】
このように蛍光体スクリーン１５を形成した前面基板１１を、多数の電子放出素子１８、側壁１３、および配線２１を備えた背面基板１２に対向させた状態で、図示しない真空装置へ投入し、蛍光体スクリーン１５の表面にアルミニウムを蒸着してメタルバック２０を形成し、メタルバック２０上にゲッタ部材２２を形成する。
【００２５】
この後、側壁１３を介して前面基板１１と背面基板１２の周縁部同士を封着する。この際、前面基板１１の周縁部内面および側壁１３の端面に予め塗布した封着材を溶融させて基板の周縁部同士を封着し、真空外囲器が完成する。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によると、各色の蛍光体層１６に発光粒子３０を混ぜたため、本来不要とされる目的波長帯域から外れた光を利用して目的波長帯域の光を含む補助光を得ることができ、電子ビームの強度を変えることなく、輝度を高めることができる。また、このように、電子ビームの強度を変えないので、蛍光体層１６の劣化を抑制でき、使用寿命を延長できる。さらに、蛍光体層を形成するインクを予め調合しておけば、従来の製造工程を変更することなく表示装置を製造でき、製造工数が増えて製造コストを増大することもない。
【００２７】
次に、上述した実施の形態の変形例について説明する。この変形例では、発光粒子３０を蛍光体層１６に混ぜる代りにカラーフィルター１９に混ぜたことを特徴としており、それ以外の構成は上述した実施の形態と同じである。
【００２８】
例えば、この変形例では、Ｆｅ２Ｏ３を１〜５［％］、上述した実施の形態で用いた赤色の発光粒子を０．２［％］、樹脂を５〜１２［％］混ぜたペースト状のジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート溶液を赤色のカラーフィルター用のインクとして用い、Ｃｏ（Ａｌ・Ｃｒ）２Ｏ４＋（Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ）２ＴｉＯ４を２〜４［％］、上述した実施の形態で用いた緑色の発光粒子を０．２［％］、樹脂を９〜１１［％］混ぜたペースト状のジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート溶液を緑色のカラーフィルター用のインクとして用い、Ａｌ２Ｏ３・ＣｏＯを１０〜２０［％］、上述した実施の形態で用いた青色の発光粒子を１［％］、樹脂を９〜１１［％］混ぜたペースト状のジエチルグリコールモノブチルエーテルアセテート溶液を青色のカラーフィルター用のインクとして用いた。
【００２９】
この変形例において、前面基板１１に蛍光体スクリーン１５を形成する場合、洗浄した前面基板１１の内面に黒色遮光層１７を形成し、予め用意した上述したカラーインクペーストを用いてスクリーン印刷により各色のカラーフィルター１９を塗布して乾燥させる。そして、各色のカラーフィルター１９に重ねて各色の蛍光体層１６をスクリーン印刷により形成する。
【００３０】
以上のように、この変形例においても、上述した実施の形態と同様に、電子ビームの強度を変更することなく、各色画素の輝度を向上させることができる。つまり、この変形例では、本来カラーフィルター１９で遮光する波長帯域の不要光、より具体的には目的波長帯域の光より波長の短い光を利用してカラーフィルター１９に含まれる発光粒子３０を発光させて補助光を得ており、カラーフィルター１９を光らせて輝度を高めることができる。
【００３１】
ここに、上述した実施の形態の装置と変形例の装置の発光特性を比較した表を示す。
【表１】
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【００３２】
この表には、比較のため、蛍光体層１６およびカラーフィルター１９のいずれにも発光粒子３０を含まない従来の装置の発光特性を比較例として併記した。なお、ここで言う発光特性は、ある特定の緑色の画素に着目し、同じ強度の電子ビームを照射した場合における、比較例を基準にした相対輝度で示した。
【００３３】
これによると、蛍光体層１６に発光粒子３０を混ぜた実施の形態の相対輝度が１０５［％］となっており、カラーフィルター１９に発光粒子３０を混ぜた変形例の相対輝度が１１０［％］となっていることが分かる。すなわち、いずれの場合においても、従来の発光粒子３０を含まない比較例と比べて画素の輝度が上昇していることが分かる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３５】
例えば、上述した実施の形態では発光粒子３０を蛍光体層１６に混ぜ、上述した変形例では発光粒子３０をカラーフィルター１９に混ぜた場合について説明したが、これに限らず、発光粒子３０を蛍光体層１６に混ぜるとともにカラーフィルター１９に混ぜても良い。この場合、発光粒子３０を混合する割合は、互いの混合割合に応じて調整する必要がある。
【００３６】
また、例えば、各構成要素の寸法、材料等は、上述した実施の形態および変形例で例示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【００３７】
さらに、上述した実施の形態および変形例では画像表示装置としてＦＥＤに本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、ＦＥＤに限らずＰＤＰ等の他の画像表示装置に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。
【図２】図１の真空外囲器を線II−IIに沿って切断した部分断面図。
【図３】図１、２のＦＥＤの蛍光体スクリーンの要部の構造を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
【００３９】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５……蛍光体スクリーン、１６…蛍光体層、１６ａ…蛍光体粒子、１７…黒色遮光層、１８…電子放出素子、１９…カラーフィルター、２０…メタルバック、２２…ゲッタ部材、３０…発光粒子。
【図１】
2007194134.tif 000004
【図２】
2007194134.tif 000005
【図３】
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