(57)【要約】【課題】光取り出し構造として必要な、互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造を、高分子材料を残留させることなく容易に形成することができるようにする。【解決手段】高分子を含む捕捉層２１上に、無機粒子１２を液体分散媒２２中に分散させた無機粒子分散液の塗膜を形成し、前記液体分散媒２２を揮発させて、前記捕捉層２１上に前記無機粒子１２の堆積層を形成する。次いで、前記捕捉層２１を加熱して、前記堆積層の最下層の無機粒子１２を前記捕捉層２１中に埋め込んで捕捉し、捕捉されていない余剰の無機粒子１２を除去してから焼成し、前記捕捉層２１を除去すると共に前記捕捉層２１に捕捉されていた前記無機粒子１２を前記透明基板８へ接着し、前記無機粒子１２とは屈折率の異なる無機バインダー１３で埋め込んで光取り出し構造９とする。【選択図】図２
2012064347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に捕捉層を形成する工程と、
前記捕捉層上に、無機粒子を分散媒中に分散させた無機粒子分散液を付与し、前記分散媒を揮発させて、前記捕捉層上に前記粒子の堆積層を形成する工程と、
前記堆積層の最下層の無機粒子を前記捕捉層の中に埋め込んで捕捉する工程と、
前記捕捉層に捕捉されていない無機粒子を除去し、前記捕捉層に捕捉された前記無機粒子が前記捕捉層に配置されてなる無機粒子層を形成する工程と、
前記無機粒子層を有する前記透明基板を加熱し、前記捕捉層を除去すると共に前記無機粒子層を構成する前記無機粒子を前記透明基板へ接着する工程と、
前記透明基板へ接着された前記無機粒子を、前記無機粒子とは屈折率の異なる無機バインダーで埋め込む工程と
を有することを特徴とする光取り出し構造の形成方法。
【請求項２】
前記捕捉層が高分子化合物を含有し、前記堆積層の最下層の無機粒子を前記捕捉層の中に埋め込んで捕捉する工程を、前記捕捉層を前記高分子化合物のガラス転移点又は融点以上に加熱することにより行うことを特徴とする請求項１に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項３】
前記透明基板がガラス製で、前記無機粒子が前記透明基板のガラス転移点よりガラス転移点又は融点が高い材料であり、前記捕捉層を除去すると共に前記無機粒子層を構成する前記無機粒子を前記透明基板へ接着する工程を、前記透明基板のアニール点以下の温度で焼成することで行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項４】
前記透明基板の焼成を、前記透明基板の歪み点−２０℃以上の温度で行うことを特徴とする請求項３に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項５】
前記捕捉層に、０．１〜５重量％のフリットガラスを含有させておくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項６】
前記透明基板の焼成を、前記フリットガラスの軟化点以上の温度で行うことを特徴とする請求項５に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項７】
前記捕捉層への前記無機粒子の捕捉を、前記各無機粒子の粒子径の１／４〜１／３を前記捕捉層に埋め込むことで行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光取り出し構造の形成方法。
【請求項８】
発光体層から生じた光を取り出すための光取り出し構造を有する発光基板の製造方法において、前記光取り出し構造を請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光取り出し構造の形成方法で形成することを特徴とする発光基板の製造方法。
【請求項９】
発光により画像を表示する発光体層から生じた光を取り出すための光取り出し構造を有する画像表示装置の製造方法において、前記光取り出し構造を請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光取り出し構造の形成方法で形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記画像表示装置が電界放出ディスプレイであることを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項１１】
前記画像表示装置がエレクトロルミネッセンスディスプレイであることを特徴とする請求項９に記載の画像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、発光によって画像を表示する画像表示装置の輝度向上のために、光源から生じた光を表示面側外方へ取り出しやすくするために用いられる光取り出し構造の形成方法に関する。また、本発明は、光取り出し構造を有する発光基板及び画像表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光取り出し構造は、互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造であり、通常、一般的半導体微細加工に用いられるフォトリソグラフィー工程によって微細な凹凸パターンを形成することで構成している。しかし、微細な凹凸パターンのピッチが２μｍ程度以下になると、高価な露光装置や複雑なプロセスが必要となり、製造コストが非常に高くなってしまう。
【０００３】
そこで、従来、光取り出し構造として用いられる微細凹凸パターンを容易に形成できる方法として、特許文献１に記載の方法が提案されている。即ち、この特許文献１に記載の方法では、液体分散媒中に粒子が分散された粒子分散液を準備する一方、基板上に高分子を含有する捕捉層を形成し、この捕捉層上に前記粒子分散液の塗膜を形成する。この塗膜から前記液体分散媒を揮発させて、前記捕捉層上に前記粒子の堆積層を形成した後、前記捕捉層をガラス転移点以上に加熱することのみにより前記堆積層の最下層の粒子のみを毛細管現象により前記捕捉層中に埋め込む。そして、前記粒子の堆積層を液体に浸漬して前記捕捉層中に埋め込まれていない粒子を除去し、前記最下層の粒子が前記捕捉層に配置されてなる単粒子層を形成して微細凹凸パターンとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０６８５７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の方法は、光取り出し構造として必要な、互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造を、粒子を配列させることで形成しているので、フォトリソグラフィー工程を用いる場合に比して容易に形成することができる利点がある。しかし、上記従来の方法で得られる微細凹凸パターンは、高分子材料で構成された捕捉層が残存していることから、高真空が要求される画像表示装置には利用することができない問題がある。例えば蛍光体の電子線励起によって画像を表示する画像表示装置においては、電子源の性能及び寿命の維持等のために内部が高真空であることが要求される。しかし、真空雰囲気下における高分子材料からは多量のガスが生じてしまうことから、必要な真空度が維持できなくなり、機能を維持することができなくなる。
【０００６】
本発明は、光取り出し構造として必要な、互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造を、高分子材料を残留させることなく容易に形成することができるようにすることを目的とする。また、併せて、輝度の高い画像表示装置を容易に製造できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一は、透明基板上に捕捉層を形成する工程と、
前記捕捉層上に、無機粒子を分散媒中に分散させた無機粒子分散液を付与し、前記分散媒を揮発させて、前記捕捉層上に前記粒子の堆積層を形成する工程と、
前記堆積層の最下層の無機粒子を前記捕捉層の中に埋め込んで捕捉する工程と、
前記捕捉層に捕捉されていない無機粒子を除去し、前記捕捉層に捕捉された前記無機粒子が前記捕捉層に配置されてなる無機粒子層を形成する工程と、
前記無機粒子層を有する前記透明基板を加熱し、前記捕捉層を除去すると共に前記無機粒子層を構成する前記無機粒子を前記透明基板へ接着する工程と、
前記透明基板へ接着された前記無機粒子を、前記無機粒子とは屈折率の異なる無機バインダーで埋め込む工程と
を有することを特徴とする光取り出し構造の形成方法である。
【０００８】
また、本発明の第二は、発光体層から生じた光を取り出すための光取り出し構造を有する発光基板の製造方法において、前記光取り出し構造を上記本発明の第一に係る光取り出し構造の形成方法で形成することを特徴とする発光基板の製造方法である。
【０００９】
更に、本発明の第三は、発光により画像を表示する発光体層から生じた光を取り出すための光取り出し構造を有する画像表示装置の製造方法において、前記光取り出し構造を上記本発明の第一に係る光取り出し構造の形成方法で形成することを特徴とする画像表示装置の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、光取り出し構造として必要な、互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造を、無機粒子を配列させることで形成しているので、フォトリソグラフィー工程を用いる場合に比して形成が容易で、製造コストを抑えることができる。また、本発明では、捕捉層は焼成により除去されるので、捕捉層が高分子を含んでいても、高真空が要求される画像表示装置の光取り出し構造の形成に用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】光取り出し構造を有する画像表示装置の一例を示す図で、（ａ）は一部切欠した模式的斜視図、（ｂ）は電子源基板の模式的平面図、（ｃ）はフェースプレートの模式的拡大断面図である。
【図２】本発明に係る光取り出し構造の形成方法の手順の説明図である。
【図３】光取り出し効率の評価方法の説明図で、（ａ）は評価対象である光取り出し構造を有する透明基板の平面図、（ｂ）は評価装置の概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の製造対象の一つである画像表示装置としては、例えば電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等のように、蛍光体層の発光により画像を表示する画像表示装置の他、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ＥＬ）、ライトエミッティングダイオードディスプレイ（ＬＥＤ）等を挙げることができる。本発明は、これらの中でも、輝度の向上のために光取り出し構造を設けることが好ましいＦＥＤ、ＥＬについて好ましく適用することができるが、以下、ＦＥＤを例に、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
【００１３】
図１は光取り出し構造を有する画像表示装置（ＦＥＤ）の一例を示す図で、図１において、１はリアプレート、２は発光基板であるフェースプレートである。
【００１４】
リアプレート１は、ｍ本の走査配線３と、ｎ本の変調配線４と、それぞれ走査配線３及び変調配線４に接続された複数の電子放出素子５を内面側に備えた電子源基板６と、この電子源基板６の外面側に設けられた背面基板７とで構成されている。ｍ本の走査配線３は、端子Ｄｘ１，Ｄｘ２，…Ｄｘｍと接続されている。ｎ本の変調配線４は、端子Ｄｙ１，Ｄｙ２，…Ｄｙｎと接続されている。これらｍ本の走査配線３とｎ本の変調配線４との間には、不図示の層間絶縁層が設けられており、両者を電気的に絶縁している。電子放出素子５は、端子Ｄｘ１，Ｄｘ２，…Ｄｘｍと端子Ｄｙ１，Ｄｙ２，…Ｄｙｎとから入力される電気信号によりマトリクス駆動されるものとなっている。
【００１５】
フェースプレート２は、画像の表示面側を構成する部材で、透明基板８の内面側に、光取り出し構造９、アノード電極１０及び蛍光体層１１を順次形成した構成となっている。発光基板は、ＳＥＤ、ＣＲＴ、ＰＤＰにおいては発光体層である蛍光体層１１を含む基板構成である。ＥＬ、ＬＥＤにおいてはエレクトロルミネッセンス効果を用いて発光する層が発光体層で、これをを含む基板構成が発光基板である。透明基板としては、例えば青板ガラス、無アルカリガラス等のフロートガラス等の基板を使用することができる。光取り出し構造９は、単層状に配列された無機粒子１２と、この無機粒子とは屈折率が異なり、無機粒子１２が埋め込まれている無機バインダー１３とから構成されている。アノード電極１０は、ＩＴＯ等の透明導電材料で構成されている。蛍光体層１１は、リアプレートが有する電子放出素子５からの電子の照射によって発光するもので、多数の蛍光体粒子を含有している。アノード電極１０には高圧端子１４が接続されており、例えば数ｋＶの直流電圧が供給されるようになっている。この電圧は、電子放出素子５から放出される電子に蛍光体粒子を励起するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧である。なお、アノード電極１０と蛍光体層１１の位置は入れ換えることができ、アノード電極１０を最も内側にした場合、透明ではない金属電極とすることができる。
【００１６】
リアプレート１とフェースプレート２は、両者の外周部間に枠体１５を挟み込み、内面同士を間隔を開けて向き合わせて配置されている。リアプレート１とフェースプレート２は、それぞれ枠体１５にフリットガラス等を介して密閉状態で接合されて、パネル状の密閉容器を構成しており、内部は真空雰囲気になっている。背面板７は主に電子源基板６の強度を補強する目的で設けられるため、電子源基板６自体で十分な強度を持つ場合には、別体の背面基板７は省略することができる。また、枠体１５の内側のリアプレート１とフェースプレート２との間に、スペーサとよばれる支持体（図示されていない）を設置することにより、大気圧に対する強度を向上させた構成とすることもできる。
【００１７】
画像表示装置が高精細化するに従い、一画素を構成する蛍光体層１１の面積も小さくなってきている。小さな面積の蛍光体層１１を形成しやすくするために、蛍光体層１１を構成する蛍光体粒子の平均粒径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以下であることがより好ましい。蛍光体粒子の平均粒径は、動的光散乱法によりナノ粒子のストークス径を見積もることによって測定することができる。具体的には、ゼータサイザーナノＺＳ［シスメックス（株）製］を用いて測定することができる。上記のような粒子径の蛍光体粒子を用いると、大きな粒子径の蛍光体粒子を用いる場合に比して、表示面側に取り出される光量が減り、画像の輝度が低下する。光取り出し構造９は、蛍光体粒子の発光により生じた光をより多くフェースプレート２の外側に取り出すことができるようにし、高い輝度の画像表示ができるようにするためのものである。
【００１８】
次に、光取り出し構造９の形成方法、フェースプレート２及び画像表示装置の製造方法について説明する。
【００１９】
〔１〕捕捉層の形成［図２（ａ）］
図２（ａ）に示すように、透明基板８上に捕捉層２１を形成する。透明基板８としては、ガラス製の基板を好ましく用いることができる。捕捉層２１としては高分子化合物を含むものを好ましく用いることができる。捕捉層２１は、通常、画素の大きさ及び形状に応じてパターニングされ、しかも加熱することで無機粒子１２を接着するものであることから、熱可塑性の感光性樹脂を好ましく用いることができる。また、本発明の製造方法においては、後述する分散媒２２［図２（ｂ）参照］に対して、捕捉層２１の表面電荷を制御することが好ましい。このため、捕捉層２１の構成材料としては、表面電荷を制御しやすい材料を選択することが好ましい。具体的には−ＯＨ、−ＣＯＯＨ等の極性官能基を有している高分子を選択することが好ましい。更に、捕捉層２１の膜厚は、後述する単粒子層を形成しやすくするために、無機粒子１２の中位径（粒度分布の中央値）以下から中位径の１／４以上の範囲に設定することが好ましい。
【００２０】
捕捉層２１の形成方法は、特に限定されない。一般的には、捕捉層２１の構成材料の溶液を透明基板８上に塗布することによって形成することができる。当該溶液の塗布方法も特に限定されるものではない。例えば、スピンコーティング法、ディッピング法、スリットコート法等広く公知の塗布方法を用いることができる。中でも大面積で所定のパターンの薄膜を形成できることから、スリットコート法が好ましい。
【００２１】
透明基板８の全面に光取り出し構造９を形成する場合や、印刷等により所定のパターンで捕捉層２１を形成した場合は不要であるが、通常、画像表示装置の画素パターンに対応するようにパターンニングする。ここでパターンニングの方法としては、特に限定されないが、一般的なフォトリソグラフィー法を用いることができる。この場合、捕捉層２１の構成材料としては感光性樹脂を用いる。
【００２２】
〔２〕捕捉層の表面処理
次に示す無機粒子分散液を塗布する直前に、捕捉層２１に表面処理（下地処理）を施し、後述する無機粒子分散液の分散媒２２［図２（ｂ）参照］との親和性を高めることが好ましい。つまり、分散媒２２に対して、捕捉層２１の表面電位を高くしておくことが好ましい。具体的には、分散媒２２が水の場合には、捕捉層２１の表面の水接触角が１５°以下となるように表面処理することが好ましく、水接触角が１０°以下となるように表面処理することがより好ましい。捕捉層２１の表面処理方法としては、紫外線照射やプラズマ処理を用いることができる。ここで捕捉層２１の構成材料が、−ＯＨ基や−ＣＯＯＨ基等の極性官能基を有する高分子の場合は、紫外線照射やプラズマ処理により表面極性をより増加させ、水接触角を１５°以下にすることができる。
【００２３】
〔３〕無機粒子分散液の塗布［図２（ｂ）］
次に、無機粒子１２と分散媒２２とからなる無機粒子分散液を準備し、この無機粒子分散液を捕捉層２１上に塗布する。以下、無機粒子１２、分散媒２２、これらを混合した無機粒子分散液及びその塗布について説明する。
【００２４】
−無機粒子−
無機粒子分散液に含まれる無機粒子１２は、後述する焼成時に変形又は付着し合うことがないよう、透明基板８のガラス転移点よりガラス転移点又は融点が高い材料の粒子となっている。また、透光性で、後述する無機バインダー１３とは屈折率が異なっており、無機バインダー１３と共に互いに屈折率の異なる材料を周期的に配列した構造を形成する。無機粒子１２は、無機バインダー１３との屈折率の差が大きい材料であることが好ましい。従って、無機材料の中でも、屈折率が大きいか小さい材料であることが好ましい。屈折率が大きい材料としては酸化チタン、屈折率が小さい材料としてはシリカを挙げることができる。また、無機粒子１２の形態としては、屈折率が大きい材料と小さい材料を規則性高く配列した構造を形成できるよう、球状で真円度が高い状態であって、その粒子径分布が狭いことが望ましい。ここで粒子径分布は、下記式（１）で定義される。
【００２５】
粒子径分布（％）＝（粒子径標準偏差／平均粒子径）×１００  ・・・（１）
【００２６】
式（１）において、平均粒子径は、無作為に抽出した１００個の粒子の直径を測定した平均値を表す。また、粒子径標準偏差は、上記１００個についての標準偏差を表す。式（１）によって求められる粒子径分布は、好ましくは５％以下であり、より好ましくは２％以下である。無機粒子分散液に含まれる無機粒子１２の粒子径は、具体的には、電子顕微鏡で撮影した無機粒子１２のうち、無作為に１００個を選択して、その１００個の無機粒子１２を画像解析することにより得られる。なお、粒子径は、後述する光取り出し構造（微細凹凸パターン）のピッチに相当する。画像表示装置を作製する際に使用される無機粒子１２の粒子径は、３０００ｎｍ以下が好ましく、２００ｎｍ〜２０００ｎｍであることがより好ましい。
【００２７】
本発明の形成方法において、無機粒子１２を捕捉層２１上に規則正しく配列させるためには、分散媒２２に分散させた状態における無機粒子１２のゼータ電位を考慮することが好ましい。具体的には、無機粒子１２を規則正しく並べる条件として、分散媒中における無機粒子１２の表面電荷と、捕捉層２１の表面電荷とが、いずれも負電位であることが好ましい。この電位は、その絶対値が互いに高いほどより好ましい。このようにすると透明基板８上で静電気的反発により個々の無機粒子１２が滑りやすくなり、分散媒２２による毛管力にて配列する。静電気的反発が弱いと、透明基板８との相互作用により、透明基板８に無機粒子１２が吸着しやすい状態になり、毛管力による配列が妨げられやすくなり、これが無機粒子１２の配列のムラや、規則性の劣化に繋がる。
【００２８】
無機粒子１２のゼータ電位は、市販のゼータ電位測定装置で測定することができる。水を分散媒２２とした場合において、無機粒子１２の平均ゼータ電位の絶対値は、８０ｍＶ以上であることが好ましい。分散媒２２が水のような極性分散媒の場合、無機子１２のゼータ電位の値を高める方法としては、無機粒子１２の表面に極性を有する官能基を多くすることや、無機粒子１２の表面を極性分子で修飾するという方法が挙げられる。
【００２９】
−分散媒−
分散媒２２は、特に限定されるものではない。例えば水、各種有機溶媒又はこれらの混合物を用いることができる。無機粒子１２をより規則正しく捕捉層２１上に配列させるためには、分散媒２２として表面張力が大きい液体を用いることが好ましい。また、分散媒２２は、捕捉層２１を溶解もしくは膨潤させない液体が好ましい。本発明においては、水が最も好ましい。
【００３０】
−無機粒子の分散濃度−
捕捉層２１上に無機粒子１２を規則正しく配列させるためには、分散媒２２中の無機粒子１２の分散濃度も重要となる。本発明においては、無機粒子１２の分散濃度は、３０重量％〜４０重量％であることが好ましい。
【００３１】
−無機粒子分散液の付与（塗布）−
無機粒子分散液の付与方法は特に限定されず、ディッピング法、スプレー塗布法、スキャン塗布法等、任意の方法で付与することができる。仮に付与時の液量を多くしすぎると、それに伴い分散媒２２の量が増し、分散媒２２が無機粒子１２を押し流す力が増す。この力が大きすぎると、捕捉層２１上に載置される無機粒子１２の配列が悪くなる。このため、本発明ではスプレー塗布法のような少量の液量にて広範囲に付与できる手法が好ましい。具体的には、付与時の液量が０．００５ｍｌ／ｃｍ2〜０．０２ｍｌ／ｃｍ2の範囲にすることが好ましい。なお、無機粒子１２の表面電位と捕捉層２１の表面の電位を同じ電荷（負電荷）としておくと、高分子層１６と粒子１７との間で静電反発を起こすことで、無機粒子１２の配列状態が向上する。
【００３２】
〔４〕無機粒子堆積層の形成［図２（ｃ）］
次に、上記無機粒子分散液の塗膜を乾燥させ、分散媒２２［図２（ｂ）参照］を揮発させることで、無機粒子１２の堆積層を形成する。分散媒２２が塗膜中から除去されていく過程で、無機粒子１２が捕捉層２１上に載置・配列される。上述したように、無機粒子１２と捕捉層２１との間には静電反発が生じているが、それにも拘わらず無機粒子１２が捕捉層２１上に載置・配列されるのは、上記静電反発による静電反発力よりも強い力、即ち、分散媒２２が有する毛管力が働くからである。塗布後の乾燥方法は特に限定されないが、透明基板８を１００℃程度で２０分程度放置することによって適度な乾燥が得られるまた、スプレーで適度に塗布した場合には、特に透明基板８を加熱することなく自然乾燥にて乾燥することもできる。塗膜の乾燥が進み、分散媒２２が完全に除去されると、図２（ｃ）に示されるように、捕捉層２１上に無機粒子１２の堆積層が形成される。
【００３３】
〔５〕捕捉層への無機粒子の捕捉［図２（ｄ）］
次に、捕捉層２１を、その構成材料である高分子のガラス転移点又は融点以上に加熱する。すると、捕捉層２１の流動化に伴って、無機粒子１２の堆積層の最下層の無機粒子１２が捕捉層２１中に沈み込み、捕捉層２１中に埋め込まれて捕捉される。捕捉層２１に捕捉された無機粒子１２が捕捉層２１に配置されてなる無機粒子層は、上記堆積層の最下層の無機粒子１２のみが捕捉層２１中に沈み込んで捕捉された単粒子層であることが好ましい。捕捉層２１への無機粒子１２の沈み込み深さと加熱温度にはほぼ線形関係が得られる。このため、上記単粒子層を得やすくするためには、適切な加熱温度を選択することで、各無機粒子１２の径の１／４〜１／３が捕捉層２１へ埋め込まれるようにすることが好ましい。無機粒子１２の埋め込み深さが浅すぎると、後の洗浄時に無機粒子１２の脱落を生じやすくなる。また、埋め込み深さが深すぎると、堆積層の最下層の無機粒子１２のみではなく、２層目以上の無機粒子１２も捕捉層２１に捕捉され、後の洗浄工程後に単粒子層が得にくくなる。
【００３４】
〔６〕余剰無機粒子の除去［図２（ｅ）］
次に、捕捉層２１に捕捉された無機粒子１２以外の無機粒子１２を除去する。除去の具体的方法は特に限定されない。例えば、超音波洗浄法や、高圧シャワーによる洗浄を用いることができる。洗浄後は、図２（ｄ）に示されるように、捕捉層２１に捕捉された無機粒子１２が捕捉層２１に配置されてなる無機粒子層のみが残る。
【００３５】
〔７〕加熱（焼成）による捕捉層の除去［図２（ｆ）］
上記無機粒子層を有する透明基板８を、当該透明基板８のアニール点以下の温度で加熱し、捕捉層２１を除去すると共に、無機粒子層を構成する無機粒子１２を透明基板８へ接着する。捕捉層２１を除去することで、例えば真空中で電子ビームが当たってもガス放出のない光取り出し構造９の形成が可能となる。加熱をアニール点を超える温度で行うと、透明基板８に不規則なゆがみが生じてしまい、特に大型の画像表示装置の製造が困難となる。加熱温度の下限は、透明基板８に接着性を生じさせ得る温度であれば足る。具体的には、透明基板８の歪み点−２０℃以上の温度である。透明基板８の歪み点−２０℃未満の温度では、透明基板８への無機粒子１２の十分な接着力が得にくくなる。この加熱の下限温度は、捕捉層２１にフリットガラスを添加しておくことにより下げることができる。即ち、０．１〜５重量％のフリットガラスを含有させておくことで、透明基板８の加熱を、このフリットガラスの軟化点以上の温度で行えば、無機粒子１２を透明基板８へ十分接着することが可能となる。フリットガラスの添加量が０．１ｗ％未満では、フリットガラスの軟化点程度では必要な接着力が得にくく、フリットガラスの添加量が５重量％を超えると、光の透過率が落ちたり、着色が生じて十分な光取り出し効率が得にくくなる。通常、フリットガラスの軟化点は、透明基板８の歪み点−２０℃より低いことから、加熱の下限温度を下げることができる。
【００３６】
〔８〕無機バインダーによる埋め込み［図２（ｇ）］
続いて、透明基板８へ接着した無機粒子１２とは屈折率の異なる透光性の無機バインダー１３で無機粒子１２を埋め、光取り出し構造９を形成する。この無機バインダー１３による埋め込みは、無機バインダー１３の前駆体溶液を塗布し焼成することで行うことができる。無機バインダー１３は無機粒子１２とは屈折率が異なる材料で、無機粒子１２の屈折率が低い場合には屈折率の高い材料が選択され、無機粒子１２の屈折率が高い場合には屈折率の低い材料が選択される。屈折率の高い無機バインダー１３としては、例えばペルオキソチタン酸溶液を塗布焼成することによって得られるＴｉＯ2膜（屈折率が２．０〜２．３）を挙げることができる。逆に屈折率が低い無機バインダー１３としては、例えばポリシラザンのジブチルエーテル溶液を塗布焼成することによって得られるＳｉＯ2等のガラス材料の膜（屈折率が１．２〜１．５）を挙げることができる。
【００３７】
〔９〕フェースプレートの製造［図２（ｈ），（ｉ）］
上記のようにして光取り出し構造９を形成した後、その上に透明なアノード電極１０を形成する。透明なアノード電極１０は、ＩＴＯ膜、ＺｎＯ膜、ＳｎＯ膜等の透明導電膜を堆積して形成する。上記した透明導電膜の屈折率は典型的には１．８〜２．２の範囲である。その後、アノード電極１０の上に更に発光体層としての蛍光体層１１を形成することでフェースプレート２を得ることができる。
【００３８】
〔１０〕画像表示装置の製造
図１で説明した画像表示装置は、上記のようにして製造したフェースプレート２を用いて容易に製造することができる。まず、上述したプロセスによって作製されたフェースプレート２と、リアプレート１とを、閉ループ状の枠体１５を間に挟んで、蛍光体層１１と電子放出素子５とが対向するように配置する。次に、フェースプレート２とリアプレート１とを枠体１５に接着する。次に、高圧端子１４を、透明基板８を貫通してアノード電極１０と電気的に接続する。最後に、フェースプレート２とリアプレート１と枠体１５とで囲まれる空間を真空に排気する。このようにして、画像表示装置を作製することができる。尚、リアプレート１の製造方法は特に限定されない。
【実施例】
【００３９】
実施例１〜３、比較例１，２
（捕捉層の形成）
透明基板として１００ｍｍ×９４ｍｍの高歪点ガラス［旭硝子（株）製ＰＤ２００、歪点５７０℃、アニール点６２０℃］を用いた。この透明基板をよく洗浄し、ＪＳＲ（株）製のアクリル系のネガ型フォトレジスト（型番ＴＲ２００９）をスピンコート法にて塗布し、乾燥後膜厚１．５μｍのレジスト膜とした（塗布時膜厚８μｍ、乾燥温度６０℃、乾燥時間１２分）。次にプロキシ露光装置を用い、透明基板とマスク間の距離１００μｍの大気中にて超高圧水銀灯の光を５００ｍＪ／ｃｍ2照射（照度：１１ｍＷ／ｃｍ2）した。続いてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の０．５％水溶液を常温シャワー散布（散布量８８．５Ｌ／ｍｉｎ、透明基板搬送速度４ｍ／ｍｉｎ）した。その後、水でリンスして、膜厚１．３μｍ、１００×２５０μｍの領域が複数存在するようにレジストパターンを捕捉層として形成した。
【００４０】
（捕捉層の表面処理）
捕捉層を形成した透明基板の上方５ｍｍの位置にエキシマＵＶランプを設置し、大気雰囲気にて波長１７２ｎｍの光を１．５Ｊ／ｃｍ2照射した。この処理により捕捉層表面の水接触角が１０°まで減少した。
【００４１】
（無機粒子分散液の塗布及び無機粒子堆積層の形成）
無機粒子として、宇部日東化成（株）製の平均粒径１．７μｍφのシリカ粒子である「ハイプレシカＳＳ（Ｎ７Ｎ）」を用い、このシリカ粒子の４０重量％水分散液を無機粒子分散液として用いた。捕捉層の表面処理を施した透明基板をホットプレート上で７０℃に熱し、上記シリカ粒子の水分散液である無機粒子分散液をスポイトで透明基板全面に散布した。分散媒である水はおよそ１５分で乾燥し、透明基板全面がシリカ粒子の堆積層で満遍なく被覆された。
【００４２】
（捕捉層への無機粒子の捕捉及び余剰無機粒子の除去）
続いて、透明基板を再びホットプレートで２３０℃に２０分保持して、シリカ粒子堆積層の最下層のシリカ粒子を捕捉層に埋め込み、透明基板を室温に戻してから、超音波洗浄機で１〜５分間処理することによって余分なシリカ粒子を除去した。この状態で透明基板の断面をＳＥＭ観察すると、捕捉層にシリカ粒子が５００ｎｍ程沈み込んだ状態で保持されており、捕捉層上のみにシリカ粒子が単層で６方最密充填配置をベースにして規則正しく配列している状態が得られた。
【００４３】
シリカ粒子の捕捉層への埋め込み深さは、捕捉層の熱可塑性特性に依存しており、加熱温度と時間で調整することができる。具体的には、透明基板の加熱温度と時間を振って埋め込みを行い、サンプルの断面観察により埋め込み深さを測定し、２層目以降の粒子の捕捉や、余剰の粒子の除去時の脱落を生じにくい埋め込み深さを求めた。その結果、粒子の直径の１／４〜１／３程度が埋め込まれている状態であれば、２層目以降の粒子の捕捉や、余剰のシリカ粒子の除去時の脱落を生じにくいことが確認された。上記捕捉層へのシリカ粒子の沈み込み量は、これに基づいて定めた。
【００４４】
（捕捉層の除去）
続いて、余分なシリカ粒子を除去した透明基板を焼成炉（タバイエスペック社製スーパーハイテンプオーブン）でレート５℃／ｍｉｎで昇温し、最高温度を４５０℃、５００℃、５６０℃、５８０℃、６００℃とした５種類のサンプルを作製した。なお、最高温度での保持時間はいずれも９０分とした。
【００４５】
（無機バインダーによる埋め込み）
続いて、上記焼成後の透明基板上に付着しているシリカ粒子の無機バインダーによる埋め込みを行った。ペルオキソチタン酸水溶液［鯤（コン）コーポレーション製「ＰＴＡ−１７０」］を用い、スピンコート法により透明基板上に２００ｎｍ程度塗布と、ホットプレートでの２００℃乾燥を繰り返して、約１．３μｍの膜を形成した。その後、５８０℃で一括焼成を行ない、前述のシリカ粒子を埋め戻した。５８０℃で焼成した後の酸化チタン膜の屈折率は２．１であった。
【００４６】
（光取り出し効果の評価）
以上のようにして、図３（ａ）に示されるように、光取り出し構造９が１００×２５０μｍエリアで複数パターン化されて設けられた透明基板８を得、その光取り出し効率を直接的に比較評価するために、この透明基板８を１０ｍｍ角サイズに切り出した。図３（ａ）において、３１は光取り出し構造が形成されていない領域である。そして、エチルセルロースと蛍光体粒子を含有したＩＰＡ溶液をスピンコーティングして乾燥させ、透明基板８上に蛍光体含有エチルセルロース膜を蛍光体層１１として形成した。蛍光体層１１の形成後、図３（ｂ）のような構成にて、ＵＶ（２５４ｎｍ波長）で蛍光体を励起させて輝度評価を行った。図３（ｂ）において、３２はアズワン（株）社製のハンディＵＶランプ「ＳＬＵＶ−６」であり、波長２５４ｎｍのＵＶ光により透明基板８に形成した蛍光体を励起発光させる。３３は（株）トプコンテクノハウス社製の分光放射計「ＳＲ−ＵＬ１」、３４は（株）トプコンテクノハウス社製のアタッチメントレンズ「ＡＬ−１１」である。この両者を組み合わせることにより、７０μｍφ程の領域に焦点を絞り、光取り出し構造９が形成されている領域と、そうでない領域３１とについて、それぞれ１０箇所づつ輝度を測定しその倍率を比較した。その結果を表１に示す。なお、輝度倍率とは、（光取り出し構造が形成されている領域の輝度）／（光取り出し構造が形成されていない領域の輝度）で求められる倍率である。
【００４７】
（無機粒子の付着状態の評価）
焼成後、無機バインダーによる埋め込み前に、保護粘着フィルムＮｏ７０２［ニチバン（株）製、粘着力０．４Ｎ／１０ｍｍ］で剥離テストを行い、シリカ粒子の剥離状態を観察し、剥離が認められないものを良好とした。なお、この評価方法で剥離を生じない場合、その後の無機バインダーの前駆体溶液の塗布のためのスピンコートの条件が変動してもシリカ粒子の剥離を生じないことが分かっている。また、この評価方法で剥離を生じた場合でも、ダイコーターのように、シリカ粒子と透明基板へシェアーがかからない塗布方法を採用すれば剥がれはほぼ発生しない。おおむね、焼成後の付着力が０．１Ｎ／１０ｍｍ程度以上であれば、埋め込みプロセスによって粒子が剥がれることは無いことも分かっている。
【００４８】
【表１】
2012064347.tif 000003
【００４９】
透明基板として用いた高歪点ガラス［旭硝子（株）製「ＰＤ２００」］の歪点は５７０℃であり、それより１０°低い５６０℃で焼成した場合でも無機粒子の付着状態が良い良好な光取り出し構造が得られることが分かる。しかし、焼成温度が歪点より７０°以上低くなると、無機粒子の一部が剥がれてしまい、輝度倍率の低い欠陥の多き光取り出し構造になってしまった。
【００５０】
実施例４
透明基板として通常のＳＬガラス（歪点５１１℃、アニール点５５４℃）を用い、捕捉層の形成から焼成までを実施例１と同様に行ったところ、焼成温度が５００℃でもビーズの剥がれはほとんどなく、良好な輝度倍率と無機粒子の良子な付着力を得ることができることが確認された。
【００５１】
比較例３
実施例１と同様の透明基板と、実施例４と同様の透明基板を用い、捕捉層の形成から焼成までを、焼成温度を各透明基板のアニール点を超える温度とした以外は実施例１と同様にして行った。その結果、焼成後に透明基板に不規則なゆがみが生じてしまい、大型ディスプレイの製造には適さないことが確認された。
【００５２】
実施例５
無機粒子として酸化チタンの粒子［テイカ（株）製「ＪＲ−１０００」］、無機バインダーとしてポリシラザンのジブチルエーテル溶液［ＡＺエレクトロニックマテリアルズ（株）製「アクアミカＮＮ１２０‐２０」］を用いた。それ以外の工程は実施例２とまったく同様な方法で光取り出し構造パターンを形成し輝度倍率を評価した。結果を表２に示す。
【００５３】
【表２】
2012064347.tif 000004
【００５４】
実施例６〜８、比較例４
実施例１で用いたＪＳＲ（株）製のアクリル系のネガ型フォトレジスト（型番ＴＲ２００９）にＢｉ系ガラスフリット（軟化点４５０℃）を０．０１ｗｔ〜１ｗｔ％添加した。また、焼成温度を５００℃に設定した以外は前述の実施例５と同様の条件とし、無機粒子の付着状体、輝度倍率を求めた。結果を表３に示す。表３に示されるように、いずれも輝度倍率が１．４倍以上の特性が得られたが、無機粒子の付着性を向上させるためには、フリットの添加量は０．１重量％以上とすることが好ましいことが分かる。
【００５５】
【表３】
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【符号の説明】
【００５６】
１：リアプレート、２：フェースプレート、３：走査配線、４：変調配線、５：電子放出素子、６：電子源基板、７：背面基板、８：透明基板、９：光取り出し構造、１０：アノード電極、１１：蛍光体層、１２：無機粒子、１３：無機バインダー、１４：高圧端子、１５：枠体、２１：捕捉層、２２：分散媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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