(57)【要約】【課題】つなぎ露光を用いてブラックマトリックスを形成する画像表示装置において、画質の低下を抑制する。【解決手段】画像表示装置は、基板上に形成された複数の発光領域と、基板上に設けられ、複数の発光領域を画定する複数の開口を備えたブラックマトリックスと、を有し、ブラックマトリックスは、ブラックマトリックスの面内を延びる非直線状の仮想境界線１３ａを有し、仮想境界線１３ａを境界として、開口の配列パターンが変化している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成された複数の発光領域と、
前記基板上に設けられ、前記複数の発光領域を画定する複数の開口を備えたブラックマトリックスと、
を有し、
前記ブラックマトリックスは、該ブラックマトリックスの面内を延びる非直線状の仮想境界線を有し、該仮想境界線を境界として、前記開口の配列パターンが変化している、画像表示装置。
【請求項２】
前記仮想境界線は折れ線である、請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記開口の配列パターンの変化は、前記仮想境界線の両側における、前記開口の配列パターンの、３μｍ以内の位置ずれとして生じている、請求項１または２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記ブラックマトリックスは反射率が他の領域とは異なる線状の領域を有し、該線状の領域は前記仮想境界線を含んでいる、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記ブラックマトリックスは、前記仮想境界線によって、該ブラックマトリックスの中心点に関して点対称の２つの領域に分割されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラックマトリックスを有する画像表示装置に関し、特に、ブラックマトリックスの開口の配列パターンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子源から放出される電子を、蛍光体を含んだ複数の発光領域に照射して画像を表示する画像表示装置は公知である。このタイプの画像表示装置においては、発光領域が形成された基板上に、発光領域を画定する複数の開口を備えたブラックマトリックスが設けられている。特許文献１に記載されているように、従来のブラックマトリックスでは、この開口は、画質を確保するために、乱れなく周期的に整列して配置されている。
【０００３】
一般にブラックマトリックスは、金属酸化物にネガ型の感光性樹脂を混合したペーストをガラス基板上に塗布し、露光、現像によって形成される。ネガ型の感光性樹脂を用いる場合、金属酸化物は光が照射される領域で残存し、光が照射されない領域では除去される。従って、露光の際には、開口となる領域、すなわち金属酸化物を除去すべき領域を遮蔽し、金属酸化物を残存させる領域だけ光を透過させるマスクを用いることになる。
【０００４】
ところで、近年の画面の大型化に伴い、１枚マスクでの全画面一括露光は困難になってきている。大型の画像表示装置用のブラックマトリックスを製作する場合は、一画面を複数に分割して、分割された各領域に対して個別に露光を行う、いわゆるつなぎ露光が必要となる。つなぎ露光における各領域の接続部は直線状である。つまり、矩形状のマスクを準備し、複数回の露光・現像を繰り返すことで全画面のパターニングをすることができる。
【特許文献１】特開２００３-２２７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
つなぎ露光では、位置あわせ精度の範囲内で必然的にマスクの位置ずれ（合せずれ）が生じる。一般的なずれ量としては、ミラープロジェクションアライナーを用いた場合、±１.５μｍ、プロキシ露光機を用いた場合、±３μｍ程度を見込む必要がある。このマスクの位置ずれは、各露光領域の、隣接する露光領域との接続部に沿って生じる。通常、接続部は画面を２等分する線と一致しており、横長型の一般的な画像表示装置の場合、この接続部は画面を縦に延びる中心線と一致する。このため、ブラックマトリックスの開口は、画面の縦方向の中心線に沿って、その左右で一斉にずれることになる。ずれの方向は画面の上下方向、左右方向、及びその複合型があり得るが、上下にずれると、画像が左右で非対称となり、左右にずれると画面の中心線に沿った領域で画像が不自然となり、いずれの場合も画質に大きな影響を及ぼす。
【０００６】
図９には、従来技術における一般的な分割マスクの形状と、それによって得られる画面の概略図を示す。図９（ａ）に示すように、マスク１２１の中央には、露光可能な領域に収まるように画面の中心線に相当する線に沿って分割された分割マスクパターン１２２が形成されている。図９（ａ）の部分拡大図である図９（ｂ）を参照すると、マスクパターン１２２には光が照射されない領域であるドット１２４が形成されている。このドット１２４は、感光性樹脂としてネガ型材料を用いていることから、ブラックマトリックスの開口に対応している。ブラックマトリックスの半面の露光を行ったあと、マスク１２１を１８０度回転し残りの半面を露光することで、全面が露光される。このマスクパターン１２２を用いて露光すると、マスクの位置決め精度のため、ドット１２４が、図９（ｂ）の破線の位置から実線の位置まで、接続部１２３を中心にしてｘ方向、ｙ方向にそれぞれΔｘ、Δｙだけずれてしまう。なお、図ではドット１２４は右方向及び下方向へずれているが、左方向あるいは上方向にずれる場合もあり得る。
【０００７】
マスクの分割パターンとしては、図１０のようなパターンも考えられる。図１０（ａ）及びその部分拡大図である図１０（ｂ）に示すように、マスク１２１ａには、ブラックマトリックスの中央線１２３ａを跨ぐように、分割されたマスクパターン１２２ａが形成されている。この場合も、図９の場合と同様、ドット１２４ａはｘ方向、ｙ方向にずれてしまう。これに加えて、図１０（ｃ）に示すように、位置ずれを生じたマスクパターン１２２ａの開口を通して、幅Ｗの範囲にわたってブラックマトリックスが重ね露光される。このため、ブラックマトリックスの開口形状自体も、重ね露光を受けない領域の開口形状とは異なるものとなる。この結果、ブラックマトリックスの開口パターンは、画面左領域と、左領域とは開口形状が異なるセンター帯領域と、左領域に対して開口位置がずれた右領域の３領域に分割され、視認性はむしろ悪化する。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、つなぎ露光を用いてブラックマトリックスを形成する画像表示装置において、画質の低下を抑制することができる、ブラックマトリックスの開口配列パターン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】
【０００９】
本発明の画像表示装置は、基板上に形成された複数の発光領域と、基板上に設けられ、複数の発光領域を画定する複数の開口を備えたブラックマトリックスと、を有し、ブラックマトリックスは、ブラックマトリックスの面内を延びる非直線状の仮想境界線を有し、仮想境界線を境界として、開口の配列パターンが変化している。
【発明の効果】
【００１０】
ブラックマトリックスは非直線状の仮想境界線によって分割される。このため、直線状の仮想境界線で分割される場合と比べて、視覚上、幅広の帯状領域を挟んで分割されるのと同等の効果が生じる。この幅広の領域は、いわば、仮想境界線の両側におけるブラックマトリックスの開口配列パターンのずれを目立ちにくくする緩衝帯として作用する。このため、本発明の画像表示装置では、画質の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の画像表示装置の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る画像表示装置の概略図である。図１（ａ）は画像表示装置の概略断面図を、図１（ｂ）は、図１（ａ）の１ｂ−１ｂ線から見た、第一の基板の内面側の概略平面図を、各々示している。画像表示装置１は、所定間隔を隔てて互いに対向する第一の基板２と、第二の基板３と、を備えている。図１（ｂ）に示すように、第一の基板２には、蛍光体４を含む複数の発光領域５と、複数の発光領域５を画定する複数の開口８を備えたブラックマトリックス６と、が形成されている。第二の基板３には、電子放出素子９がアレイ状に整列形成されている。電子放出素子９は、例えば、先鋭なチップ形状をもったスピント型の電子放出素子や、カーボンナノチューブで形成された素子であるが、これらに限定されず、電子を放出する任意の素子であればよい。第一の基板２と第二の基板３とを所定の間隔で保持するために、スペーサ１０が設けられている。
【００１３】
画像を表示するためには、第二の基板上３に形成された電子放出素子９をマトリックス駆動し、所望の電子放出素子９から所望の電子を放出させる。これとともに、第一の基板２のメタルバック１１に、例えば１０ｋＶ程度の高電圧を印加し、放出された電子をメタルバック１１に印加された高電圧によって加速し、軌跡１２に沿って飛翔させ、蛍光体４に衝突させる。蛍光体４は衝突した電子によって励起発光し、所望の画像が表示される。画像表示装置１は、第一の基板２にブラックマトリックス６を有し、その開口を発光領域とする画像表示装置であれば、このような電子励起型の画像表示装置に限定されず、液晶表示装置（ＬＣＤ）やプラズマ表示装置（ＰＤＰ）も本発明の対象となり得る。
【００１４】
第一の基板２の製造方法は概略以下の通りである。まず、ガラスの基板上に感光性をもたせたブラックマトリックス材料を塗布し、露光、現像によりパターニングする。ブラックマトリックス材料としては、従来技術と同様、金属酸化物に感光性樹脂を混合したペーストが用いられ、感光性樹脂としてはネガ型の材料が用いられる。露光プロセスは２回に分けて実施され、２回の露光の繋ぎ合わせによって１枚の画像領域を形成する。次に、ブラックマトリックス６の開口８に、例えば、パターン印刷によって蛍光体４を形成する。次に、例えばアルミニウム（Ａｌ）よりなるメタルバック１１を形成する。その後、スペーサ１０を介して第一、第二の基板２，３を対向させ、密閉された外囲器を形成し、その内側を真空排気して画像表示装置１を形成する。
【００１５】
図２には、本発明に係る分割マスクの形状と、それによって得られる画面の概略図を示す。図２（ａ）は、マスク２１ａの平面図であり、図２（ｂ）はマスク２１ａの部分拡大図である。これらの図中、白い部分は光を透過させる透明な部分である。暗い部分は多数のドット２４からなる光の非透過部分であって、個々のドット２４はブラックマトリックス６の個々の開口８に対応している。図２（ａ）の３本の直線と折れ線で囲まれたマスクパターン２２ａの内部には、同様のドットが多数形成されているが、図を見やすくするため、表示を省略している。なお、折れ線は、実際には、図２（ｂ）で示すように、階段状の折れ線がジグザグ形状に連結されたものである。
【００１６】
露光する際には、まず、図２（ａ）のマスクパターン２２ａを包絡する範囲Ｓ１を露光する。次いで、図２（ｃ）に示すように、マスクパターン２２ａと相補的な形状の境界線を有し、マスクパターン２２ａと合わせて実際のブラックマトリックスの形状に一致するマスクパターン２２ａａをもったマスク２１ａａを準備する。そして、マスク２１ａａを用いて、マスクパターン２２ａａを包絡する範囲Ｓ２を露光する。マスクパターン２２ａ，２２ａａの境界線１４ａ，１４ａａは直線状ではなく、入り組んだジグザグの形状となっており、このジグザグパターンを露光するために、マスクパターン２２ａ，２２ａａの境界線に沿った幅Ｌの領域は２回露光される。
【００１７】
この結果作成されるブラックマトリックス６ａは、図２（ｄ）の画面の概略図に示すように、折れ線からなるジグザグの仮想境界線１３ａによって、中央部で左右に２分割されたパターンとなっている。この仮想境界線１３ａは、マスクパターン２２ａ，２２ａａの境界線１４ａ，１４ａａのパターンとほぼ一致しているが、マスク２１ａ，２１ａａの位置ずれによって、厳密には一致していない。正確には、仮想境界線１３ａは、マスクパターン２２ａの境界線１４ａとマスクパターン２２ａａの境界線１４ａａとによって画定された、ある幅をもった領域であることに留意されたい。このジグザグの仮想境界線１３ａの両側では、マスク２１ａ，２１ａａの位置ずれのために、ブラックマトリックス６ａの開口８の配列パターンは変化していることが通常である。しかしながら、ジグザグの仮想境界線１３ａのため、開口配列パターンのずれは直線状ではなく、ジグザグ形状の仮想境界線１３ａに沿って生じ、視認性の悪化は抑制される。
【００１８】
これは、ブラックマトリックス６ａの開口８の周期性の乱れが生じる境界が直線状ではなく、ジグザグ状となっていることによって、境界が不明瞭化されるためであると考えられる。視認性妨害感は、明確なパターンのマスク境界（以降、マスクパターン２２ａ，２２ａａの境界線１４ａ，１４ａａと、従来技術の接続部１２３を総称して、マスク境界という。）を有することが原因で発生すると考えられる。単純な直線状のマスクパターンを用いて重ね露光をする場合、直線状のマスク境界の左右で開口パターンの変化が視覚上明瞭となり、左右でのずれが認識されやすくなる。すなわち、直線状のマスク境界を用いると、直線状のマスク境界の左右で一斉にマスクの位置ずれが発生するため、マスク境界を境として、発光点パターンの急激な位置ずれが認識されやすくなる。これに対して、ジグザグ状のマスク境界を用いると、画面観察者にとっては図中幅Ｌの領域がマスクの位置ずれの遷移領域ないし緩衝領域となり、マスクの位置ずれが徐々に変化するのと等価な効果が得られ、視認性上の妨害感が抑制される。このように、つなぎ露光時に明確なマスク境界を形成することが視認性妨害感を惹き起こす要因と考えられるため、それを回避する手段として境界パターンをジグザグ形状とすることが有効である。
【００１９】
ところで、上述のように、ネガ型の感光性樹脂を用いる場合、マスクの位置ずれが生じてもつなぎ部を確実に露光するために、各露光領域の、隣接する露光領域との接続部には、重ね露光をする領域を設けている。このため、重ね露光された領域は、通常の領域に比べて２倍のドーズが与えられ、光化学反応がより進行して、特性変化が生じる。その特性変化は反射率の増加を伴うため、重ね露光された領域は、他の領域よりも高い反射率を有するブラックマトリックス変質パターンとなる。
【００２０】
従来技術においては、図９（ｃ）に示すように、マスクパターン１２２の接続部１２３の近傍領域が２回露光されることになり、ブラックマトリックスには極めて幅の狭い直線状の変質パターン１２５が形成される。ブラックマトリックスは表示面の最表層に位置しているため、ブラックマトリックス変質パターン１２５は、ブラックマトリックス上で線状のムラとして視認される可能性がある。この線状のムラは、主として画像表示装置の非作動時に視認されるものであるが、画像表示装置のインテリア性、意匠性の観点からは好ましいものではない。
【００２１】
これに対して、本実施形態の場合、重ね露光される幅Ｌの領域はジグザグの仮想境界線１３ａを含んでおり、ブラックマトリックス変質パターン２５ａは幅Ｌの領域で平均化される。この結果、変質に伴う画面のムラが視覚上目立ちにくくなる。換言すれば、ブラックマトリックス６ａの反射率の変化が幅Ｌの領域で分散されるため、画面のムラが視認されにくくなる。
【００２２】
このように、本実施形態では、ブラックマトリックスのつなぎ露光におけるマスク接続部の形状をジグザグ状とすることを特徴としている。その結果、発光点位置の周期性の乱れから生じる画像妨害感と、画像表示装置非作動時の、高反射率を有するつなぎ露光部における反射像の歪みと、が抑制される。
【００２３】
マスクの位置ずれは、上述したように、ミラープロジェクションアライナーを用いた場合で、±１.５μｍ程度、プロキシ露光機を用いた場合で、±３μｍ程度発生し得る。これらの装置を用いた場合には、開口の配列パターンの変化は、仮想境界線１３ａの両側における、開口８の配列パターンの、３μｍ以内の位置ずれとして生じることになる。
【００２４】
本発明に係る画像表示装置における、ブラックマトリックスの他の分割パターンを、図３〜７に示す。いずれも実施形態も、ジグザグのマスク境界を用いて、ブラックマトリックス開口の配列パターンの位置ずれと、重ね露光部における反射率の違いによる画面のムラと、を目立ちにくくしている。
【００２５】
図３〜７の各図において、（ａ）はマスクの平面図、（ｂ）はマスクの部分拡大図、（ｃ）は画面の概略図である。また、各図において、マスクパターンの境界線は一方のマスクパターンについてのみ示しているが、他方のマスクパターンの境界線は、図示のマスクパターンの境界線と相補的な形状を有している。
【００２６】
図３に示す実施形態では、マスクパターンの境界線１４ｂ、従って形成される仮想境界線１３ｂには、１ライン毎に等長切り込みが形成され、仮想境界線１３ｂの両側の領域が相互に入れ子となった形状を有している。
【００２７】
図４に示す実施形態では、マスクパターンの境界線１４ｃ、従って形成される仮想境界線１３ｃには、互いに長さの異なる切り込みが１ライン毎に交互に形成され、仮想境界線１３ｃの両側の領域が相互に入れ子となった形状を有している。
【００２８】
図５に示す実施形態では、マスクパターンの境界線１４ｄ、従って形成される仮想境界線１３ｄには、連続する複数の等長ラインからなる切り込みが形成され、仮想境界線１３ｄの両側の領域が相互に入れ子となった形状を有している。
【００２９】
図６に示す実施形態でも、連続する複数の等長ラインからなる切り込みが形成されているが、切り込みの長さは隣接する切り込みに対して増加または減少している。マスクパターンの境界線１４ｅ、従って形成される仮想境界線１３ｅは、全体としてＳ字状に近い形状となっている。
【００３０】
図７に示す実施形態では、マスクパターンの境界線１４ｆ、従って形成される仮想境界線１３ｆでは、周期性のないランダムな入れ子が形成されている。
【００３１】
これらのパターンは何れも、ブラックマトリックスのマスクの位置ずれによって生じる画像歪みおよび反射パターンの不均一性を視覚上抑制する効果を発揮する。
【００３２】
図８は、ブラックマトリックスの他の分割パターンを示すとともに、本発明の効果を従来技術と対比している。図８（ａ）は従来技術に従い、直線状のマスクパターンを用いて作成したブラックマトリックスの例を示す。この例では図中右側の部分が左側の部分に対して下方向にずれている。図８（ｂ）は本発明の一実施形態に係る分割マスクパターンを示している。図中右側の部分は、図８（ａ）の場合と同程度、左側の部分に対して下方向にずれている。図８（ａ）を参照すると、直線状のマスク境界に沿って左右の開口パターンが一斉にずれており、開口のずれが目立つことがわかる。一方、図８（ｂ）の場合は、位置Iにおいては最上段の２段は左右でずれているが、他の段ではずれは生じていない。位置IIにおいては、上から５段目と６段目は左右でずれているが、他の段ではずれは生じていない。このように、ずれの生じている部位が分散しており、視覚上ずれが目立ちにくいことがわかる。
【００３３】
なお、図２〜６，８に示す例では、ブラックマトリックスは、仮想境界線によって、ブラックマトリックスの中心点Ｃ２〜Ｃ６，Ｃ８に関して点対称の２つの領域に分割されている。このような分割パターンは、一つのマスクで片側をまず露光し、次にその同じマスクを１８０度回転させて、残りを露光することが可能となるため、左右専用に別々のマスクを準備する必要がなく、製造コストの低下につながり有利である。
【００３４】
また、図示は省略するが、仮想境界線、すなわちマスクパターンの境界線の形状は波型、正弦波その他任意の曲線から構成されていてもよく、または、これらの曲線と折れ線との組み合わせによって構成されていてもよい。要するに、仮想境界線は任意の非直線状の線であればよく、その線が延びる方向と直交する方向に非零の幅を有していればよい。非零の幅を有することによって、当該非零の幅の領域が発光点パターンの位置ずれを視覚的に緩和する緩衝領域となる。
【００３５】
さらに、以上述べた実施形態は、画面を左右に２分割する形態のものであったが、分割の形態はこれに限定されず、上下に２分割してもよいし、縦横に４分割してもよい。さらに、縦横に９分割する場合の中央領域のように、仮想境界線がブラックマトリックスの端部まで達することなく、ブラックマトリックスの内部で閉じる場合もあり得るが、このような形態も本発明に含まれる。すなわち、仮想境界線はブラックマトリックスの面内を延びる非直線状のものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明に係る画像表示装置の概略図である。
【図２】本発明に係る分割マスクパターンの形状と、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図３】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図４】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図５】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図６】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図７】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図８】ブラックマトリックスの他の分割パターンと、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図９】従来技術における一般的な分割マスクパターンの形状と、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【図１０】従来技術における他の分割マスクパターンの形状と、それによって得られる画面の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  画像表示装置
２  第一の基板
３  第二の基板
４  蛍光体
６  ブラックマトリックス
８  開口
１３ａ〜１３ｆ  仮想境界線
【図１】
2009245743.tif 000003
【図２】
2009245743.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2009245743.tif 000007
【図６】
2009245743.tif 000008
【図７】
2009245743.tif 000009
【図８】
2009245743.tif 000010
【図９】
2009245743.tif 000011
【図１０】
2009245743.tif 000012